趙 曜，張中亞，朱宇杰

(1. 南京林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，江蘇 南京210037； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東 威海 264209 3. 南京潤(rùn)程工程咨詢(xún)有限公司，江蘇 南京 211521)

0 引 言

國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展帶動(dòng)公路建設(shè)事業(yè)取得了輝煌成就。截至2018年底，全國(guó)高速公路總里程達(dá)14.26×104km，國(guó)家高速公路年均日交通量接近26 500輛；與此同時(shí)，全國(guó)載貨汽車(chē)數(shù)量與噸位連續(xù)5年保持增長(zhǎng)，其中牽引車(chē)、掛車(chē)等重型車(chē)輛擁有量年增長(zhǎng)率均在15%左右[1]。我國(guó)公路運(yùn)輸已邁入大流量、重軸載時(shí)代，這對(duì)公路尤其是高速公路的設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)水平提出了更高要求。

交通荷載是造成路面結(jié)構(gòu)破壞的重要因素[2-3]。重載超載使路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的出現(xiàn)巨大剪切力是造成瀝青路面出現(xiàn)早期病害的重要原因[4]。以往針對(duì)瀝青路面早期病害預(yù)防研究中，研究者主要從控制原材料質(zhì)量、提高混合料設(shè)計(jì)水平角度入手[5]，并未從路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理角度深入。根據(jù)我國(guó)傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，以單軸雙輪組100 kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，其他軸載則是通過(guò)等效原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載；故軸載換算公式實(shí)質(zhì)是經(jīng)驗(yàn)公式，使得交通荷載換算過(guò)程中難免出現(xiàn)較大誤差，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)交通荷載對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成的損害[3,6]。為此，2017年實(shí)施的新版JTG D50—2017《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](以下簡(jiǎn)稱(chēng)《新規(guī)范》)借鑒了美國(guó)AASHTO力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)指南，利用車(chē)輛組成和軸載譜描述交通荷載，每個(gè)實(shí)際軸載水平均參與力學(xué)計(jì)算，能全面、準(zhǔn)確地描述交通荷載特性，從而得到更加可靠的設(shè)計(jì)結(jié)果[8-12]。

根據(jù)現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計(jì)方法，交通量與軸載譜數(shù)據(jù)決定了瀝青路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，故軸載譜分析的準(zhǔn)確性對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。目前，我國(guó)主要對(duì)通過(guò)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)采集的車(chē)輛數(shù)量、類(lèi)型、軸型、輪組、軸重、總重、通過(guò)時(shí)間等交通數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而得到每類(lèi)車(chē)型的分布系數(shù)、各類(lèi)車(chē)型的各種軸載在不同軸重區(qū)間的分布系數(shù)(即軸載譜)、交通量及其增長(zhǎng)情況等參數(shù)。按照舊的車(chē)輛分類(lèi)方法，高速公路收費(fèi)站將車(chē)輛類(lèi)型分為6類(lèi)，而《新規(guī)范》將車(chē)輛類(lèi)型分為11類(lèi)。故在《新規(guī)范》實(shí)施初期，全國(guó)各地高速公路收費(fèi)站因缺乏按新的車(chē)輛分類(lèi)方法統(tǒng)計(jì)車(chē)輛數(shù)據(jù)，面臨著新舊車(chē)輛分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

為此，筆者基于《新規(guī)范》推薦方法，以河南省高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)采集的大量車(chē)輛數(shù)據(jù)信息為例，提出了適用于河南省高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)的車(chē)輛類(lèi)型轉(zhuǎn)換方法，分析并確定了河南省軸載譜參數(shù)代表值及各軸型車(chē)輛當(dāng)量軸載換算系數(shù)代表值，為區(qū)域路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析提供參考。

1 數(shù)據(jù)采集與分析方法

1.1 新規(guī)范車(chē)輛分類(lèi)

《新規(guī)范》按輪組與軸組類(lèi)型將車(chē)輛軸型分為單軸(每側(cè)單輪胎)、單軸(每側(cè)雙輪胎)、雙聯(lián)軸(每側(cè)單輪胎)、雙聯(lián)軸(前軸單輪胎、后軸雙輪胎)、雙聯(lián)軸(每側(cè)雙輪胎)、三聯(lián)軸(每側(cè)單輪胎)和三聯(lián)軸(每側(cè)雙輪胎)等7類(lèi)；按軸型組合不同將車(chē)輛類(lèi)型劃分為11類(lèi)，如表1。

表1 新規(guī)范下車(chē)輛分類(lèi)體系Table 1 Vehicle classification system under the new specification

1、2、5、7這4種車(chē)輛軸型為我國(guó)高速公路上的常見(jiàn)軸型。其中：1型軸通常作為乘用車(chē)前軸或部分貨車(chē)雙前軸；2型軸作為客車(chē)或貨車(chē)后軸；5、7型軸作為貨車(chē)后軸。對(duì)于車(chē)輛類(lèi)型，1類(lèi)車(chē)為前后軸均為1型軸的乘用車(chē)，此類(lèi)車(chē)質(zhì)量輕，對(duì)路面破壞作用可忽略不計(jì)，筆者在軸載譜分析時(shí)不予考慮，只確定其占比；2類(lèi)車(chē)為2軸6輪機(jī)以上客車(chē)，在我國(guó)僅此一類(lèi)；11類(lèi)車(chē)為全掛貨車(chē)，該類(lèi)車(chē)輛禁止在我國(guó)高速公路上通行，在此不予討論。

1.2 原車(chē)輛數(shù)據(jù)采集方法

筆者所用原始數(shù)據(jù)由河南省高速公路收費(fèi)站設(shè)置的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)采集得到，當(dāng)車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)站，有關(guān)該車(chē)輛的類(lèi)型、軸數(shù)(如：前軸、單軸、雙聯(lián)軸、三聯(lián)軸)、軸重、總重、通過(guò)時(shí)間等基本信息就會(huì)以一條記錄的形式錄入數(shù)據(jù)庫(kù)(每條記錄格式如表2)。但由于收費(fèi)站設(shè)備原因，原始數(shù)據(jù)中并未體現(xiàn)半掛車(chē)軸數(shù)與最大允許總質(zhì)量限值之間的聯(lián)系，而是將兩軸車(chē)輛質(zhì)量限值統(tǒng)一設(shè)定為18 000 kg。

表2 收費(fèi)系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Table 2 The structure of original data collected by toll management system

目前，河南省高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)將車(chē)輛劃分為6類(lèi)，如表3。但該分類(lèi)體系并未明確每類(lèi)車(chē)的輪組與軸組，因而在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)需要首先將其轉(zhuǎn)換為《新規(guī)范》下的11類(lèi)車(chē)輛類(lèi)型。

表3 舊標(biāo)準(zhǔn)下車(chē)輛類(lèi)型Table 3 Vehicle types under the old specification

1.3 車(chē)輛類(lèi)型轉(zhuǎn)換

鑒于河南省高速公路管理系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛類(lèi)型劃分標(biāo)準(zhǔn)與《新規(guī)范》規(guī)定車(chē)輛類(lèi)型之間的差異性，筆者根據(jù)原始數(shù)據(jù)組成特點(diǎn)提出3種方法用于將原始數(shù)據(jù)記錄車(chē)輛類(lèi)型轉(zhuǎn)換成《新規(guī)范》下的車(chē)輛類(lèi)型。

1.3.1 直接轉(zhuǎn)換法

對(duì)于可由原始數(shù)據(jù)直接判斷車(chē)輛輪組與軸組類(lèi)型的，可采用如表4中的方法將其直接轉(zhuǎn)換為《新規(guī)范》下的車(chē)輛類(lèi)型。

表4 新舊規(guī)范下車(chē)輛類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換方法Table 4 The transform method between the old and new specifications

1.3.2 公式轉(zhuǎn)換法

由于高速公路收費(fèi)站信息采集設(shè)備的局限性，部分采集的軸數(shù)、車(chē)型數(shù)據(jù)無(wú)法被用于判斷貨車(chē)是否為雙前軸，如表4中編號(hào)為4～6和8～10的6類(lèi)車(chē)輛數(shù)據(jù)。但根據(jù)車(chē)輛各軸軸重承擔(dān)車(chē)身重量比例特點(diǎn)可知，貨車(chē)前軸軸重較其他軸重明顯偏小，因而對(duì)于此類(lèi)車(chē)輛數(shù)據(jù)，取其前兩項(xiàng)軸重?cái)?shù)據(jù)分別記為G1和G2，并按式(1)定義其相對(duì)差距δ：

(1)

對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知：約有20%的車(chē)輛其δ值聚集在[0, 0.05]區(qū)間內(nèi)，其余數(shù)據(jù)不具有聚集性。此時(shí)以限值δ作為分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，若車(chē)輛前兩項(xiàng)軸重?cái)?shù)據(jù)相對(duì)差距高于此值，則認(rèn)為其不是雙前軸貨車(chē)；若低于此值，則認(rèn)為其是雙前軸貨車(chē)。但采用此法可能存在兩類(lèi)判斷錯(cuò)誤：① 某些非雙前軸貨車(chē)在不載貨或載貨量較小，其前軸與后軸分擔(dān)軸重比例十分接近，但被判斷為雙前軸貨車(chē)；② 某些雙前軸貨車(chē)因其結(jié)構(gòu)的特殊性，被判斷為非雙前軸。

分析時(shí)發(fā)現(xiàn)盡管這兩類(lèi)錯(cuò)誤不可避免，但在δ值選取合理情況下，可有效控制其占比，且這兩類(lèi)判斷錯(cuò)誤數(shù)據(jù)之間會(huì)對(duì)最終結(jié)果當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)產(chǎn)生相反作用，從而在一定程度上相互抵消其造成的數(shù)據(jù)誤差，故不予考慮。

1.3.3 經(jīng)驗(yàn)取值法

按《新規(guī)范》規(guī)定，根據(jù)交通歷史數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定公路TTC分類(lèi)，如表5；規(guī)定車(chē)輛類(lèi)型分布系數(shù)，如表6。此方法數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較低，多在缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)使用。

表5 公路TTC分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Classification standard for highway TTC

表6 不同TTC類(lèi)別下車(chē)輛類(lèi)型分布系數(shù)Table 6 Distribution factor for each vehicle type under different TTC

1.4 車(chē)輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算

確定原始數(shù)據(jù)中每條記錄的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)型后，即可分析2～10類(lèi)車(chē)型占比情況，進(jìn)而得到車(chē)輛類(lèi)型分布系數(shù)VCDFm。為進(jìn)一步探討超載車(chē)占比情況，筆者對(duì)所有類(lèi)型車(chē)輛均按照非超載車(chē)和超載車(chē)分別討論。

車(chē)輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算時(shí)，按《新規(guī)范》[7]要求，按如下步驟對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

步驟1：分別計(jì)算2～10類(lèi)車(chē)輛不同軸型的平均軸數(shù)NAPTmi，如式(2)：

(2)

式中：NAmi為m類(lèi)車(chē)輛中i種軸型總數(shù)；NTm為m類(lèi)車(chē)輛總數(shù)；i分別為前軸(單軸單胎)、單軸(單軸雙胎)、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸；m為2～10類(lèi)車(chē)輛。

步驟2：計(jì)算2～10類(lèi)車(chē)輛不同軸型在不同軸重區(qū)間所占百分比，得到不同軸型軸重分布系數(shù)ALDFmij。其中：?jiǎn)屋S單胎、單軸雙胎、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸分別以2.5、4.5、9.0、13.5 kN劃分軸重區(qū)間，如式(3)：

(3)

式中：NDmij為m類(lèi)車(chē)輛中i種軸型在j級(jí)軸重區(qū)間數(shù)量；NAmi為m類(lèi)車(chē)輛中i種軸型數(shù)量。

步驟3：計(jì)算2～10類(lèi)車(chē)輛各軸型在不同軸重區(qū)間當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)EALFmij。取各軸重區(qū)間中點(diǎn)值作為該軸重區(qū)間代表軸重，如式(4)：

(4)

式中：Ps為設(shè)計(jì)軸載，kN；Pmij為m類(lèi)車(chē)輛中i種軸型在j級(jí)軸重區(qū)間單軸軸載，對(duì)雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸，為平均分配至每根單軸的軸載，kN；b為換算指數(shù)；c1、c2分別為軸組系數(shù)和輪組系數(shù)。

式(4)中：參數(shù)c1、c2、b會(huì)隨著設(shè)計(jì)指標(biāo)及軸組變化而改變，數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)先按b取值情況分類(lèi)計(jì)算，再根據(jù)軸型選取合適的c1和c2，最終得到EALFmij。

步驟4：計(jì)算各類(lèi)車(chē)輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)EALFm，如式(5)：

(5)

步驟5：計(jì)算某一設(shè)計(jì)指標(biāo)下初始年的設(shè)計(jì)車(chē)道日平均當(dāng)量軸次N1。

筆者將非超載車(chē)與超載車(chē)數(shù)據(jù)分開(kāi)處理，則對(duì)于不同設(shè)計(jì)指標(biāo)存在不同的N值。當(dāng)設(shè)計(jì)指標(biāo)為瀝青混合料層層底拉應(yīng)變及瀝青混合料層永久變形量時(shí)，其換算指數(shù)b=4。

將非超載車(chē)和非超載車(chē)車(chē)輛類(lèi)型分布系數(shù)分別記為αVCDF和βVCDF，則兩者具有以下關(guān)系，如式(6)：

(6)

將非超載車(chē)與超載車(chē)的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)分別記為αEALF和βEALF，則某一設(shè)計(jì)指標(biāo)下初始年設(shè)計(jì)車(chē)道日平均當(dāng)量軸次N1可由式(7)計(jì)算得到：

βVCDFm×βEALFm)

(7)

步驟6：計(jì)算某一設(shè)計(jì)指標(biāo)下的設(shè)計(jì)車(chē)道當(dāng)量軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne，如式(8)：

(8)

式中：t為設(shè)計(jì)使用年限，年；γ為設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率。

步驟7：計(jì)算各類(lèi)車(chē)輛各類(lèi)軸型軸載譜參數(shù)代表值，如式(9)：

ALDFmij=αALDFmijAm+ρALDFmijBm

(9)

式中：Am、Bm分別為m類(lèi)車(chē)中非超載車(chē)與超載車(chē)比例。

2 數(shù)據(jù)分析與討論

2.1 車(chē)輛類(lèi)型軸數(shù)系數(shù)

平均軸數(shù)是指某一類(lèi)車(chē)中某一軸型與該類(lèi)車(chē)數(shù)量比值。采用1.4節(jié)所述方法，分別計(jì)算非超載車(chē)和超載車(chē)的平均軸數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 各類(lèi)車(chē)輛不同軸型平均軸數(shù)Table 7 Mean axle values of different axle types for each type of vehicle

由表7可看出：部分車(chē)輛無(wú)論超載與否只有一種固定軸型，如2～5和9類(lèi)車(chē)；而6～8類(lèi)和10類(lèi)車(chē)平均軸數(shù)會(huì)隨車(chē)輛載重量變化而改變。

2.2 軸載譜分析

采用前述方法對(duì)所有原始數(shù)據(jù)按非超載車(chē)和超載車(chē)分類(lèi)計(jì)算分析，分別得到單軸單胎、單軸雙胎、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸的軸重分布系數(shù)，即軸載譜。

2.2.1 單軸單胎軸載譜

單軸單胎型非超載車(chē)與超載車(chē)的軸載譜如圖1。由圖1(a)可知：非超載車(chē)前軸軸重在10～102.5 kN區(qū)間內(nèi)均有分布，且集中在75 kN以下，87.5 kN以上的軸載譜參數(shù)值較少，主要為雙前軸整體式貨車(chē)(即6類(lèi)車(chē))。圖1(b)中：超載車(chē)前軸軸重分布區(qū)間為10～135 kN，較非超載車(chē)分布區(qū)間寬，且軸載譜參數(shù)集中在105 kN以下，有向更重區(qū)間移動(dòng)趨勢(shì)。

圖1 單軸單胎軸載譜Fig. 1 Axle load spectrum of single-axle and single-tire

2.2.2 單軸雙胎軸載譜

因4、5、9類(lèi)車(chē)不存在單軸雙胎型車(chē)軸，2類(lèi)車(chē)因質(zhì)量輕對(duì)路面影響可忽略，故本節(jié)只分析3、5、6、8、10類(lèi)車(chē)單軸雙胎軸載譜參數(shù)值，如圖2。由圖2(a)可知：?jiǎn)屋S雙胎型非超載車(chē)軸重主要分布于13.5～193.5 kN區(qū)間內(nèi)。其中：10類(lèi)車(chē)的軸重較其他幾類(lèi)車(chē)分布更廣，主要原因在于10類(lèi)車(chē)為雙前軸半掛型貨車(chē)，該類(lèi)型車(chē)輛軸型組成較多，且多為大型貨車(chē)。由圖2(b)可知：?jiǎn)屋S雙胎型超載車(chē)軸重主要分布于13.5～310.5 kN區(qū)間內(nèi)，該區(qū)間較之非超載車(chē)軸重區(qū)間有大幅提升，軸載譜參數(shù)值隨軸重區(qū)間變化呈較為顯著正態(tài)分布，且較非超載車(chē)明顯向更重區(qū)間偏移，峰值區(qū)間位于112.5～153 kN。

圖2 單軸雙胎軸載譜Fig. 2 Axle load spectrum of single-axle and double-tire

2.2.3 雙聯(lián)軸軸載譜

確定雙聯(lián)軸軸載譜時(shí)，筆者僅探討4、6、7、9這4類(lèi)車(chē)型，究其原因如下：① 2類(lèi)車(chē)對(duì)路面作用可忽略不計(jì)；② 3、5類(lèi)車(chē)不存在雙聯(lián)軸軸型；③ 對(duì)于原始數(shù)據(jù)中的5軸拖掛車(chē)，采用前述方法可確定其為8類(lèi)車(chē)或10類(lèi)車(chē)；按《新規(guī)范》，8類(lèi)車(chē)包含155、127兩種軸組車(chē)型，其中155軸型在我國(guó)極為罕見(jiàn)，且8類(lèi)車(chē)必然為“單輪單胎+4個(gè)雙輪胎”軸組，雙輪胎軸的組成方式僅在車(chē)輛設(shè)計(jì)時(shí)考慮，其對(duì)于路面作用是相似的；④ 10類(lèi)車(chē)全部為超載車(chē)。雙聯(lián)軸軸載譜如圖3。

由圖3可知：雙聯(lián)軸非超載車(chē)軸重分布于27～270 kN之間，且四類(lèi)車(chē)輛軸載譜數(shù)值分布均較分散；雙聯(lián)軸超載車(chē)軸重分布于99～423 kN之間，軸重較之非超載車(chē)分布更集中，且軸載譜參數(shù)值隨軸重區(qū)間變化呈現(xiàn)較明顯的正態(tài)分布。圖3(b)中：378 kN以上軸重區(qū)間內(nèi)僅有6類(lèi)車(chē)，因而此類(lèi)車(chē)超載超限情況值得關(guān)注；另外，10類(lèi)車(chē)的軸載譜參數(shù)值分布較集中，70%以上位于243～288 kN區(qū)間內(nèi)，可見(jiàn)該類(lèi)車(chē)輛超載超限情況具有普遍性。這是因?yàn)?0類(lèi)車(chē)為雙前軸半掛式貨車(chē)，該類(lèi)車(chē)輛通常以滿(mǎn)載狀態(tài)在路上行駛，故超載超限情況最為嚴(yán)重。

圖3 雙聯(lián)軸軸載譜Fig. 3 Axle load spectrum of double-axle

2.2.4 三聯(lián)軸軸載譜

存在三聯(lián)軸的車(chē)輛僅有5、6、8、9、10類(lèi)車(chē)。其中：5類(lèi)車(chē)及含三聯(lián)軸的6類(lèi)車(chē)在我國(guó)非常罕見(jiàn)，原始數(shù)據(jù)中均為見(jiàn)此兩類(lèi)車(chē)輛，故僅對(duì)8、9、10類(lèi)車(chē)輛數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖4。

由圖4(a)可知：非超載車(chē)三聯(lián)軸軸重分布于54～391.5 kN區(qū)間內(nèi)，且3類(lèi)車(chē)軸載譜參數(shù)值均呈較明顯的雙峰分布。圖4(b)中：三聯(lián)軸超載車(chē)軸重區(qū)間分布區(qū)間較大，位于162～553.5 kN內(nèi)，且3類(lèi)車(chē)軸載譜參數(shù)值在軸重區(qū)間內(nèi)呈明顯正態(tài)分布，其中10類(lèi)車(chē)峰值偏向更重軸重區(qū)間，值得關(guān)注。此外，對(duì)于6軸汽車(chē)列車(chē)，我國(guó)規(guī)定其最大允許總重量為49 000 kg[13]，但從圖4(b)中可看出：?jiǎn)问遣糠秩?lián)軸貨車(chē)軸重就已超出此限值，由此推斷其車(chē)身總重將超出限值數(shù)倍以上，若此類(lèi)車(chē)輛以滿(mǎn)載狀態(tài)在路上行駛，其對(duì)路面破壞將呈幾何倍數(shù)增加。因此，三聯(lián)軸車(chē)輛無(wú)論是否超載，均值得關(guān)注。

圖4 三聯(lián)軸軸載譜Fig. 4 Axle load spectrum of triple-axle

2.3 當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)

計(jì)算當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)，需先按照式(4)計(jì)算m類(lèi)車(chē)輛中i種軸型在j級(jí)軸重區(qū)間當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)，然后根據(jù)式(5)計(jì)算m類(lèi)車(chē)輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)。式(4)中：只有Pmij參數(shù)變動(dòng)范圍較大，在單軸單胎軸重區(qū)間上，該參數(shù)分布于10～135 kN；在單軸雙胎軸重區(qū)間上，該參數(shù)分布于13.5～310.5 kN；在雙聯(lián)軸軸重區(qū)間上，該參數(shù)需要平均分配到每根單軸上，故軸重區(qū)間范圍為13.5～211.5 kN；在三聯(lián)軸軸重區(qū)間上，該參數(shù)平均分配到每根單軸上的軸重區(qū)間范圍為18～185 kN。綜上，該參數(shù)變化范圍是10～310.5 kN。參數(shù)Ps為設(shè)計(jì)軸載，在我國(guó)規(guī)范統(tǒng)一規(guī)定下，取值100 kN；參數(shù)b為換算指數(shù)，根據(jù)其分析瀝青混合料層、路基、無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層這3類(lèi)具體問(wèn)題分別取4、5、13；參數(shù)c1為軸組系數(shù)，對(duì)于單軸，取c1=1，對(duì)于雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸，由于其前后軸間距一般不大于3 m，故按表8取值。

表8 軸組系數(shù)取值Table 8 Axle-type parameter values

參數(shù)c2為輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪時(shí)取4.5。因此只有計(jì)算前軸時(shí)取4.5，計(jì)算其他軸型時(shí)均取1.0。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，將超載車(chē)與非超載車(chē)數(shù)據(jù)分開(kāi)計(jì)算，并分別計(jì)算3類(lèi)設(shè)計(jì)指標(biāo)下的EALFm，對(duì)于某一類(lèi)車(chē)輛的某種軸型軸重代表值Pmij，EALFm與之保持高階冪函數(shù)關(guān)系，這樣的關(guān)系會(huì)使得小于設(shè)計(jì)軸載的數(shù)據(jù)值被過(guò)度縮小，大于設(shè)計(jì)軸載的數(shù)據(jù)值被過(guò)度放大。比如：在設(shè)計(jì)指標(biāo)為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力時(shí)，b=13，那么200 kN的軸重計(jì)算所得當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)，為100 kN軸重的8 192 倍，原始數(shù)據(jù)中最大軸重達(dá)到300 kN，在該模型下，其當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)軸載的150萬(wàn)倍以上。

按規(guī)范要求將3類(lèi)設(shè)計(jì)指標(biāo)下、非超載車(chē)與超載車(chē)的分別統(tǒng)計(jì)，之后按式(5)計(jì)算m類(lèi)車(chē)輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)，得到各類(lèi)車(chē)輛的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)如表9。

表9 當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)Table 9 Equivalent design axle load conversion factor

由表9可看出：不同設(shè)計(jì)指標(biāo)下同類(lèi)車(chē)輛在非超載和超載兩種載重狀態(tài)下的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)差異明顯，尤其對(duì)于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力這一設(shè)計(jì)指標(biāo)而言，同一車(chē)型非超載與超載狀態(tài)下的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)差在5～512倍之間。其中：8類(lèi)車(chē)非超載與超載狀態(tài)下的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)差最大，7類(lèi)車(chē)最小。究其原因主要在于兩方面：① 超載車(chē)輛所占比例較高且超載超限情況嚴(yán)重；② 《新規(guī)范》中所給模型仍不能很好地適應(yīng)此類(lèi)嚴(yán)重超載情況。

3 結(jié) 論

筆者按照《新規(guī)范》車(chē)輛類(lèi)型分類(lèi)新標(biāo)準(zhǔn)，采用2015年河南省高速公路收費(fèi)站動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)采集車(chē)輛數(shù)據(jù)，提出了新舊車(chē)輛類(lèi)型轉(zhuǎn)換方法，并進(jìn)行了軸載譜分析及當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)的計(jì)算與分析。得出主要結(jié)論如下：

1)提出了將以往粗糙的6類(lèi)車(chē)輛類(lèi)型轉(zhuǎn)換為《新標(biāo)準(zhǔn)》下11類(lèi)車(chē)輛類(lèi)型方法，使得過(guò)去各地高速公路收費(fèi)站所采集交通數(shù)據(jù)可繼續(xù)用于典型軸載譜分析；

2)分析得到河南省軸載譜參數(shù)代表值，并根據(jù)軸載譜參數(shù)，按照《新規(guī)范》要求計(jì)算了在瀝青路面設(shè)計(jì)中各種車(chē)型的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)，確定了河南省當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)代表值，為河南省瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析提供依據(jù)；

3)指出在車(chē)輛超載超限嚴(yán)重情況下，通過(guò)《新規(guī)范》計(jì)算出的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)并不能準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。