陕西省高速公路轴载特性区域划分

路　鑫，梁武星（西安公路研究院，陕西 西安 710054）

陕西省高速公路轴载特性区域划分

路鑫，梁武星
（西安公路研究院，陕西 西安 710054）

路面结构设计中一般是结合实测轴载数据计算累计当量轴次，但是新建和改建路面设计中实测轴载数据的调查往往难以实现，导致预测交通量无法准确表征实际交通状况。针对此问题，通过对陕西省18条高速路段的车流量数据和6条典型高速路段的实测轴载数据进行比对，分析其车型分布规律、轴型分布规律以及轴载分布规律的区域特征，为利用轴载特性相似区域的已知轴载调查数据预测交通量提供理论依据。研究结果表明：西安周边地区小客车占比明显高于其他类型车辆占比，通往外省地区拖挂车占比与小客车占比接近；西安周边地区以轻型拖挂车为主，通往外省地区以重型拖挂车为主；2个区域的超载比例差异明显，通往外省地区高速路段的超载比例多数是西安周边地区的2倍。

道路工程；轴载特性区划；车型分布；轴载分布；超载比例

0　引言

我国现行沥青路面设计规范中，采用累计标准当量轴次确定设计交通量与交通等级，拟定路面结构类型[1]，但是在新建和改建路面结构设计中，由于经济状况和技术设备等多种原因，实测轴载数据的调查往往难以实现，累计标准当量轴次的确定最终还是采用了车型替代的方法，导致预测交通量无法准确表征实际交通状况，影响路面使用寿命[2]。

随着国际公路货运集中化、快速化的发展，货运汽车也向重型化和快速化转变，公路超载、超限日趋严重[3]。我国早在20世纪90年代就开始引进国外的承重设备进行轴载特性调查，轴载谱作为描述交通荷载的一种方法被提出[4]，但是针对轴载特性的区域划分却未有研究，尤其对于新建路面，在无法得到当地实测轴载调查数据的情况下，用轴载特性相似区域的已知轴载调查数据预测交通量便显得简捷而重要。

本文通过对陕西省18条高速路段的车流量数据和6条典型高速路段的实测轴载数据（交通流量及轴载数据均为调查路段上行数据）进行对比分析，归纳总结其车型分布规律、轴型分布规律以及轴载分布规律的区域特征，并在此基础上首次对陕西省轴载特性进行区域划分，为陕西省地区新建路面结构设计提供了重要的理论依据[5]。

1　车型分布

根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2003），车辆类型按载重分为小客车、大客车、小货车、中货车、大货车和拖挂车共6类[6]。

为了使数据具有代表性，调查高速路段的选取兼顾陕北、关中和陕南3个地区以及路线的东西、南北走向，最终确定18条典型高速路段，数据采集时间为2007年9月至2008年8月，具体车型分布见图1。

图1　调查路段车型分布

由图1可知：

①18条典型高速路段的车型整体分布呈U形，两边突起的部分为陕西省的主导车型，包括小客车和拖挂车，小客车的占比多数在40%以上，其中机场高速占比最大，为89.62%，勉宁高速占比最小，为25.41%；拖挂车的占比多数在10%以上，其中榆蒙高速占比最大，为46.43%，机场高速占比最小，为1.53%，在几条通往外省的主要高速路段中拖挂车的占比明显居高；

②高速公路的不同路段，小客车和拖挂车分布变化幅度较大，占比较大；大客、小货、中货和大货车型分布变化幅度比较小，而且占比明显偏小，调查的所有高速路段的大客车占比均在10%以下，小货车占比均在20%以下，中货车占比均在15%以下；据此可以推断大客、小货、中货和大货4种车型的占比随地区差异变化并不是很明显，对于整个陕西省地区交通量预测影响不大；

③小客车占比较大的高速路段拖挂车占比均较小，而拖挂车占比较大的高速路段小客车占比相对较小。

为了揭示车型分布更深层次的规律，同时列出18条典型高速路段的小客车和拖挂车车型分布以作比较，见图2。

图2　小客车与拖挂车车型分布

小客车和拖挂车车型分布对比图中有一个显著特点：位于西安周边地区（以西安为中心或起讫点的周边区域）高速路段的小客车与拖挂车数量对比悬殊，主要体现在机场、西户、西柞、西阎、西临和绕城等高速路段，其中机场高速上小客车与拖挂车的数量相差60倍，绕城高速上小客车与拖挂车的数量相差4倍；而位于陕西省与外省交界（临近或位于陕西与外省交界区域）的主要高速路段的小客车与拖挂车数量接近，主要体现在勉宁、临潼、黄延、靖王和榆蒙等高速路段，其中临潼高速小客车数量为拖挂车的1.8倍，其余高速公路上小客车数量均小于拖挂车数量。

既然陕西地区以小客车和拖挂车为主导车型，其分布随地区差异变化幅度较大，并且大客、小货、中货和大货车型分布偏少，其分布随地区的变化并不是很明显，那么可以认为小客车和拖挂车的分布规律完全可以代表整个陕西地区的车型分布规律。结合图2中小客车和拖挂车车型分布随高速路段变化而呈现的变化规律，初步将陕西省的交通组成划分为2个区域：1个区域为西安周边地区的高速路段，其特点为车流量大，小客车占比明显高于其他类型车辆占比；1个区域为连接陕西省与外省主要城市的高速路段，即通往外省地区的高速路段，其特点为拖挂车总体占比偏高，拖挂车占比与小客车占比接近。

2　轴型分布

为了更加深入地了解陕西省不同区域的轴载特性，在上述交通组成相似的2个区域内各选择3条高速路段进行数据采集，并分析轴型分布规律和轴载分布规律。西安周边地区选取西阎高速、西户高速和西临高速路段，数据采集时间为2007 年9月至2008年8月。通往外省地区选取榆蒙高速、临潼高速和勉宁高速，榆蒙高速和临潼高速数据采集时间为2007年9月至2008年8月，勉宁高速数据采集时间为2009年9月至2010年8月（考虑到宁强主线收费站开通较晚，并且数据纵向对比具有说服力）[7]。

针对实测轴载称重数据进行分类统计，主要轴型有单轴单轮（编号为1）、单轴双轮（编号为2）、双联轴（编号为5）和三联轴（编号为7）[8]，陕西省高速公路常见轮轴类型有11型、12型、15型、112型、125型、127型、155型、157型和1127型。排除收费系统数据的采集误差，纳入数据统计的9种轮轴类型共占到总流量的99%以上，能充分代表陕西省高速公路的交通组成及轴载特性[9]。图3为典型高速路段的轴型谱。

图3　典型高速路段轴型分布

由图3可知：

①同一路段轴型分布差异较大，其中西阎高速中11型占比最高，为73.59%，155型占比最低，为0.03%；西户高速中11型占比最高，为74.24%，155型占比最低，为0.03%；西临高速中11型占比最高，为66.84%，155型占比最低，为0.38%；榆蒙高速中11型占比最高，为37.15%，15型占比最低，为0.59%；临潼高速中11型占比最高，为22.10%，15型占比最低，为1.51%；勉宁高速中11型占比最高，为25.18%，155型占比最低，为0.20%；

②西安周边地区的高速路段车型分布曲线呈L型，其中11型和12型明显多于其他轴型，其中西阎高速、西户高速和西临高速中11型和12型占到85%以上，11型车包括小客车和小货车，12型车包括大客车和中货车，结合图1中的车型分布可以推断该区域11型车中的小客车和12型车中的中货车占比明显偏高；通往外省地区的高速路段车型分布曲线呈W形，其中11型、12型、125型、157型和1127型占比均偏高，榆蒙高速、临潼高速和勉宁高速中11型和12型仅占到40%，拖挂车中125型、157型和1127型占到40%以上，其中157型和1127型占到20%以上，尤其体现在榆蒙高速，这两种重型拖挂车型占到近35%，不仅说明该区域拖挂车总体占比偏高，而且拖挂车型以157型和1127型为主；

③西安周边地区的3条高速路段中，拖挂车型以125型和157型车为主，1127型车占比均不到1%，说明西安周边地区重型拖挂车极少，所以交通量预测中该地区拖挂车的代表车型推荐选取双后轴的轻型拖挂车；在通往外省的三条高速路段中，榆蒙高速中157型和1127型占比达到34%以上，临潼高速中157型和1127型占比达到30%以上，勉宁高速中157型和1127型占比达到21%，可以得出通往外省的高速路段中重型拖挂车偏多，所以交通量预测中该地区拖挂车的代表车型推荐选取后轴为三联轴的重型拖挂车。

3　轴载分布

上述9种轮轴类型中包括单轴单轮、单轴双轮、双联轴和三联轴。由于篇幅所限，下文仅列出2个区域6条典型高速路段的双联轴和三联轴的轴载分布图示（见图4、图5）。

图4　西安周边地区高速路段双联轴轴载分布

图5　通往外省地区高速路段双联轴轴载分布

图6　西安周边地区高速路段三联轴轴载分布

图7　通往外省地区高速路段三联轴轴载分布

对比2个区域双联轴和三联轴轴载分布曲线可以看出，西安周边地区均为双峰分布，而通往外省地区除榆蒙高速以外均为单峰分布，其中双联轴和三联轴是157型和1127型车的主要组成轴型，而157型和1127型车是重型拖挂车。西安周边地区的拖挂车以短途货运为主，所以单程会出现空载现象，轴载分布曲线便会出现2个峰值；通往外省地区的拖挂车则以长途货运为主，从物流管理的角度考虑，为了降低物流成本，长途货运是不允许出现空载的，所以其往返过程均出现超载现象，反映在轴载分布曲线即为1个峰值。但是榆蒙高速又是一个特例。由于榆蒙高速是陕蒙两省的主要通道，此路段货运车辆多数为运煤车，单一的运作模式决定了其货运车辆单程会出现空载现象，所以通往外省地区唯有榆蒙高速轴载出现双峰分布。

将2个区域6个典型高速路段的轴载分布曲线峰值所在轴重区间和超载比例列在同一表格（表1）中进行比较，轴重区间仅附超载情况的峰值所在的轴重区间，超载比例即所在地区超过我国交通车辆轴限标准的所有轴重所对应的轴载分布系数总和。

由表1可知：两个区域间的差异不仅体现在轴重区间的不同，还体现在超载比例的对比悬殊。对于单轴单轮和单轴双轮超载比例，2个区域之间的差异并不是特别明显，原因在于通往外省地区的车辆中货车存在空载或者未装满的现象；而对于双联轴和三联轴的超载比例，2个区域之间差异就特别明显，其中通往外省地区高速路段的超载比例多数是西安周边地区的2倍，说明通往外省地区高速路段的超载现象特别严重[10]。总而言之，不仅车型和轴型分布存在明显的区域差异，轴载分布也存在明显的区域差异，而且各区域的轴载特性又有相似之处，所以进一步证明将陕西省的交通组成划分为2个区域是合适的。

表1　陕西省典型高速路段轴载分布对比

4　结语

（1）陕西地区车辆类型以小客车和拖挂车为主，在此基础上将陕西省的轴载特性划分为2个区域：西安周边地区车流量大，小客车占比明显高于其他类型车辆占比；通往外省地区拖挂车总体占比偏高，拖挂车占比与小客车占比接近。

（2）西安周边地区11型和12型明显多于其他轴型车，其中拖挂车车型以125型和157型为主，拖挂车的代表车型推荐选取双后轴的轻型拖挂车；通往外省地区11型、12型、125型、157型和1127型占比均偏高，其中拖挂车车型以157型和1127型为主，拖挂车的代表车型推荐选取后轴为三联轴的重型拖挂车。

（3）西安周边地区轴载分布曲线呈现双峰特点，而通往外省地区轴载分布曲线呈现单峰特点，2个区域的超载比例差异明显，尤其体现在双联轴和三联轴，通往外省地区高速路段的超载比例多数是西安周边地区的2倍，说明通往外省地区高速路段的超载相对较严重，也验证了将陕西省轴载特性划分为2个区域是合适的。

[1]中交公路规划设计院.JTG D50—2006公路沥青路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]路鑫.陕西省高速公路沥青路面轴载参数与典型结构研究[D].西安：长安大学，2011.

[3]彭波，毛如麟，钱钟达.上海市公路车辆超载情况调查[J].上海公路，1999（1）：26-30.

[4]赵鸿铎.轴载测定与轴载谱分析[J].公路，2002（12）：70-75.

[5]路鑫，梁武星.陕西省高速公路沥青混凝土路面典型结构设计方法[J].公路，2012（12）：27-30.

[6]钱玉春，陈拴发，李祖仲，等.高速公路实测轴载谱的合理表征模型[J].武汉理工大学学报，2011（4）：56-60.

[7]梁武星，钱学东，李小刚，等.高速公路轴载特性的分布模型[J].公路，2013（8）：27-30.

[8]赵鸿铎.实测轴载谱道路当量轴载换算系数的确定[J].公路，2004（4）：1-6.

[9]钱金涛.陕西省干线公路沥青路面交通特性与参数研究[D].西安：长安大学，2010.

[10]李小刚，梁武星，路鑫.基于轴载谱的高速公路超载系数研究[J].中外公路，2013（3）：324-326.

Division of ExpresswayAxle Load Characteristics in
Shaanxi Province

LU Xin，LIANG Wu-xing
(Xi′an Highway Institute,Xi′an 710054,China)

The accumulative equivalent axles were usually accumulated based on measured axle load data in pavement structure design.But it was difficult to investigate measured axle load data in the de⁃sign of new and reconstruction pavement,which resulted in the budget can not accurately characterize the actual traffic volume.In order to solve this problem,the vehicle flow data of 18 expressway sections and the measured axle load data of 6 typical high-speed sections in Shaanxi Province were compared,re⁃gional characteristics of the distribution rules of vehicle type,axial pattern and axle load were analyzed, which provided a theoretical basis for forecasting the traffic volume by utilizing the known survey data of axle load of the area which had the similar characteristics of axle load.The results show that:the propor⁃tion of passenger cars is obviously higher than other types of vehicle in the environs of Xi′an,while the proportion of trailers is close to the proportion of passenger cars in the border areas of provinces;the light trailers are mainly in the environs of Xi′an,while the heavy trailers are mainly in the border areas of provinces;there is significant difference of overload proportion between the two above mentioned ar⁃eas,the overload proportion of more surveyed sections in the border areas of provinces is two times than it in the environs of Xi′an.

road engineering;division of axle load characteristics;vehicle type distribution;axle load distribution;overload proportion

U491.122

A

2095-9931（2015）02-0071-05

10.16503/j.cnki.2095-9931.2015.02.013

2015-01-09

陕西省交通科技项目（07-17K）

路鑫（1985—），男，陕西咸阳人，硕士，工程师，研究方向为路面工程。E-mail：luxin_shiedle@126.com。