李 佳，任桂嬌

( 1.撫順市交通運(yùn)輸發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 撫順 113006；2．遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110122)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，公路交通運(yùn)輸事業(yè)也進(jìn)入高速發(fā)展階段，重載車輛尤其是超載車輛逐年遞增，各個(gè)城市以及各個(gè)省之間的旅客、貨物不斷增加[1-3]。大中型貨車、特大型貨車保有量與日俱增，重載、超載現(xiàn)象不斷出現(xiàn)，越來(lái)越嚴(yán)重，由此對(duì)瀝青路面損害情況也很嚴(yán)重。因此掌握公路運(yùn)行中各車型的實(shí)時(shí)情況，特別是重超載車輛的實(shí)時(shí)情況，以及掌握車輛載重情況對(duì)公路路面損害影響尤為重要[4-7]。文章主要分析在公路設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，軸載式交通量調(diào)查設(shè)備對(duì)公路上重載超載車輛實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并以此數(shù)據(jù)對(duì)G202黑大線的瀝青混凝土路面的使用壽命情況進(jìn)行分析。

1 黑大線北三家軸載交通調(diào)查站點(diǎn)軸載設(shè)備

黑大線北三家軸載式交通量調(diào)查站點(diǎn)位于黑大線K1 171處(撫順市清原縣境內(nèi))，監(jiān)測(cè)區(qū)間為黑大線K1 145+800 m—K1 202+471 m，監(jiān)測(cè)里程56.67 1 km，路面寬度為121 m，此路段位于重丘區(qū)。

本交通調(diào)查站點(diǎn)采用軸載式調(diào)查設(shè)備，24 h全天候監(jiān)測(cè)，通過(guò)設(shè)置在瀝青路面中的石英傳感器，將經(jīng)過(guò)的機(jī)動(dòng)車各軸重產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)匯總分析數(shù)據(jù)，即動(dòng)態(tài)觀測(cè)機(jī)動(dòng)車的車型、流量、車速、軸數(shù)、單軸重、軸型、總重、超載車輛車牌等信息。此軸載調(diào)查系統(tǒng)具備圖像抓拍功能、視頻監(jiān)控功能，可對(duì)行駛通過(guò)的機(jī)動(dòng)車圖像、車牌等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌控道路斷面的交通荷載特征情況。軸載式交通量調(diào)查設(shè)備工作流程如圖1所示。

圖1 軸載交通調(diào)查工作流程圖

2 交通量調(diào)查數(shù)據(jù)

以2018年北三家軸載交通量調(diào)查數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，該站點(diǎn)調(diào)查的交通量分車型自然計(jì)數(shù)情況如表1、車型比重情況如表2、車道比重情況如表3、車籍分布情況如表4、當(dāng)量軸次(彎沉)情況如表5所示。

從表3可以看出，該路段上行車道車輛與下行車道車輛的數(shù)量相近，基本持平。

從表4該站點(diǎn)車籍分布情況中可以看出，從G202黑大線撫順市清原縣通過(guò)的省外車輛數(shù)明顯高于省內(nèi)車輛數(shù)。兩軸車數(shù)量最多，六軸貨車數(shù)量次之?？梢?jiàn)六軸貨車在交通量的比重還是較大的。

表1 2018年該站點(diǎn)交通量分車型自然計(jì)數(shù)情況 輛/日

表2 2018年該站點(diǎn)(設(shè)備調(diào)查)車型比重情況 %

表3 2018年該站點(diǎn)車道比重情況 %

表4 2018年該站點(diǎn)車籍分布情況 輛

表5 2018年站點(diǎn)年當(dāng)量軸次(彎沉)情況 次/年

從表5可以看出，上行車道當(dāng)量軸次(彎沉)多于下行車道彎沉。即從吉林駛向沈陽(yáng)方向載重車輛較多。

3 連續(xù)式交通量調(diào)查數(shù)據(jù)與軸載式交通量調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)比分析

連續(xù)式交通量調(diào)查設(shè)備中，小型車為車長(zhǎng)小于6 m的2軸車。中小客車為2軸客車，小型貨車為2軸車。中型貨車為載重量2～7 t之間。大客車為額定座位在19座以上的2軸車。大型貨車為載重量7～20 t之間且為3軸或4軸車。特大型貨車為載重量20 t以上的4軸以上車。

根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2017)》最新規(guī)定，當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)[8-12]

EALFm=EALFml×PERml+EALFmb×PERmb.

式中：EALFm為m類車輛的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)；EALFml為m類車輛中非滿載車的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù);PERml為m類車輛中非滿載車所占的百分比;EALFmb為m類車輛中滿載車的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù);PERmb為m類車輛中滿載車所占的百分比。

初始年設(shè)計(jì)車道日平均當(dāng)量軸次為：

N1=AADTT×DDF×LDF×

式中：AADTT為2軸6輪以上車輛的雙向年平均日交通量(輛/d);DDF為方向系數(shù)；LDF為車道系數(shù)；m為車道類型編號(hào) ；VCDFm為m類車輛類型分布系數(shù)；EALFm為m類車輛的當(dāng)量設(shè)計(jì)荷載換算系數(shù)。

當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)：

式中：Ne為設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道上的當(dāng)量設(shè)計(jì)荷載累計(jì)作用次數(shù)(次)；r為設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率；t為設(shè)計(jì)使用年限(年) ；N1為初始年設(shè)計(jì)車道日平均當(dāng)量軸次(次/d).

以瀝青混合料層底拉應(yīng)變?yōu)橹笜?biāo),經(jīng)過(guò)計(jì)算當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表6。

表6 當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)

以設(shè)備及人工方式分別進(jìn)行車型比重調(diào)查，設(shè)備調(diào)查車型比重是通過(guò)24 h全天后監(jiān)測(cè)得出的車型比重。而人工調(diào)查車型比重是以2018年3月、6月進(jìn)行了兩次車型比重調(diào)查取算數(shù)平均值得到的數(shù)據(jù)。人工車型比重調(diào)查存在不能24 h監(jiān)測(cè)，同時(shí)存在調(diào)查誤差等問(wèn)題。車型比重調(diào)查數(shù)據(jù)如表7所示。

將設(shè)備調(diào)查的車型比重與人工調(diào)查的車型比重進(jìn)行計(jì)算，軸次換算系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表8所示。

表7 車型比重調(diào)查 %

表8 軸次換算系數(shù)

從表8中可以看出兩種調(diào)查方式得到的軸次換算系數(shù)差值比例在14.54%，造成這種差值的原因主要是人工不能24 h全天候監(jiān)測(cè)，人工調(diào)查存在誤差導(dǎo)致。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電子設(shè)備的發(fā)展進(jìn)步，人工交通量調(diào)查將逐步為全電子化設(shè)備調(diào)查方式所取代。

4 瀝青路面使用壽命對(duì)比分析

綜合以上相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行年累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表9所示。

表9 年累計(jì)當(dāng)量軸次對(duì)比分析

從表9看出，車型比重?cái)?shù)據(jù)對(duì)年累計(jì)當(dāng)量軸次影響較大，軸載設(shè)備為24 h全天后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。連續(xù)式調(diào)查設(shè)備沒(méi)有對(duì)貨車軸型進(jìn)行調(diào)查，車型比重參考軸載設(shè)備，二者年累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算差值比率為5.3%；由連續(xù)式調(diào)查設(shè)備車型比重設(shè)備調(diào)查與人工調(diào)查方式，得到的二者年累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算差值比率為14.6%;軸載設(shè)備調(diào)查年累計(jì)當(dāng)量軸次與連續(xù)式調(diào)查設(shè)備年累計(jì)當(dāng)量軸次(車型比重為人工調(diào)查)差值比率為19.1%。由此可見(jiàn)新規(guī)范中當(dāng)量設(shè)計(jì)軸次的計(jì)算方法與軸載調(diào)查設(shè)備調(diào)查的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸次監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)非常接近。在不具備軸載交通量調(diào)查設(shè)備的路段，車型比重調(diào)查的準(zhǔn)確性決定了累計(jì)設(shè)計(jì)當(dāng)量軸次的準(zhǔn)確度。

由2018年軸載設(shè)備調(diào)查年累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算得到的年使用壽命縮減年限，記為使用壽命縮減年限1；由2018年連續(xù)式調(diào)查設(shè)備年累計(jì)當(dāng)量軸次(車型比重為設(shè)備調(diào)查方式)計(jì)算得到的年使用壽命縮減年限，記為使用壽命縮減年限2；由2018年連續(xù)式調(diào)查設(shè)備年累計(jì)當(dāng)量軸次(車型比重為人工調(diào)查方式)計(jì)算得到的年使用壽命縮減年限，記為使用壽命縮減年限3，計(jì)算結(jié)果如表10和表11所示。

表10 使用壽命縮減對(duì)比分析 年

表11 使用壽命縮減比率及超載車輛年累計(jì)當(dāng)量軸次比率

由表10及表11所示數(shù)據(jù)顯示，重載車輛對(duì)瀝青路面使用壽命有很大影響，其中超載車輛年累計(jì)當(dāng)量軸次占全部載重車輛累計(jì)當(dāng)量軸次的比率為85.5%，說(shuō)明超載車輛對(duì)瀝青路面的影響比重最大。準(zhǔn)確掌握重載車輛的各車型交通量、車型比重等數(shù)據(jù)顯得尤為重要。在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，各年的交通量均不同，各車型交通量、車型比重均發(fā)生變化。從2018年軸載交通量數(shù)據(jù)分析出的當(dāng)年瀝青路面使用壽命縮減情況可以看出，在實(shí)際重載車輛的作用下使用壽命縮減年限為1.45 a。與其他兩種調(diào)查方法相比，軸載設(shè)備調(diào)查得到的使用壽命消耗與實(shí)際最相符。利用連續(xù)式調(diào)查設(shè)備(設(shè)備調(diào)查車型比重的方式)得到的使用壽命縮減年限為1.37 a，與實(shí)際接近。利用連續(xù)式調(diào)查設(shè)備(人工調(diào)查車型比重的方式)得到的縮減年限為1.17 a，與實(shí)際情況有較大差距[13]。

5 結(jié) 論

1)利用軸載設(shè)備調(diào)查交通數(shù)據(jù)，可全天候24 h實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通量情況、各車型比重、超載情況、運(yùn)輸量等情況，實(shí)現(xiàn)可視化、信息化、實(shí)時(shí)化動(dòng)態(tài)交通量監(jiān)測(cè)。

2)車型比重的準(zhǔn)確程度，直接影響年累計(jì)當(dāng)量軸次的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確程度，從而影響當(dāng)年使用壽命縮減的計(jì)算結(jié)果。因此，車型比重是影響瀝青路面使用壽命分析的重要參數(shù)。

3)重載、超載等載重車輛嚴(yán)重影響瀝青路面使用壽命。掌握監(jiān)測(cè)路段內(nèi)重載、超載車輛的運(yùn)行狀況對(duì)掌握瀝青路面的使用壽命具有重要價(jià)值。

4)2017版《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)當(dāng)量設(shè)計(jì)軸次計(jì)算進(jìn)行了新的規(guī)定，通過(guò)軸載設(shè)備累計(jì)

當(dāng)量軸次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與新規(guī)范中累計(jì)當(dāng)量設(shè)計(jì)軸次計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩列數(shù)據(jù)非常接近。相互驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5)軸載設(shè)備調(diào)查的交通情況數(shù)據(jù)主要包括交通量、軸次、超載、運(yùn)輸量、車型比重等數(shù)據(jù)，均為交通情況原始數(shù)據(jù)。需要進(jìn)一步與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、公路路網(wǎng)規(guī)劃、路政部門(mén)超載治理、公路交通狀況分析等具體工作進(jìn)行有效銜接，以充分發(fā)揮交通管理的數(shù)字化、信息化的作用。