某桥承载能力评定之交通量调查及特征参数分析

孟阳君

(湖南文理学院, 湖南 常德 415000)

某桥承载能力评定之交通量调查及特征参数分析

孟阳君

(湖南文理学院, 湖南 常德 415000)

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》，反映实际通行汽车荷载变异的活载影响修正系数对于公路旧桥的承载能力评价至关重要。通过对省道某大跨旧桥的交通量调查及其分析，得到通过该桥的总的交通量、构成特征、其时间和空间分布规律及服务水平评价，并结合轴载调查，得出活载影响修正系数。可为公路旧桥的承载能力评定提供参考。

桥梁； 承载能力; 交通量; 时间分布; 空间分布; 构成特征; 活载影响修正系数

随着社会的发展、车流量的增加，原有道路交通量的设计等级已经远远不能满足要求，导致大量已建道路的超负荷运营，其对已建桥梁的影响最大，直接导致各种桥梁病害的产生。为了获取通过桥梁断面的机动车的类型、数量，进而求得通过桥梁的总交通量和各类车辆的时间、空间分布规律，对某桥的活载影响修正系数及服务水平做出评价，更好的对已建桥梁的承载能力进行评定，交通量的调查势在必行。

交通量是指在选定时间段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实体数。根据定义，交通量是一个随时间、空间变化的随机变量。

1 交通量调查方法简介

交通量调查方法包括间隙式交通量调查、连续式交通量调查、车速调查、交通量比重调查、交通量 OD调查。

间隙式交通量调查最初为人工划正字的方法，后来采用半自动观测仪观测，之后又出现了间隙式全自动观测仪。但随着经济社会的发展，车型比例不断发生变化， 这种方法得到的观测值实际上是一种近似值。

连续式观测站起初也是采用人工划正字方法观测，后来采用全自动观测仪观测，这种观测方法因为没有人为因素，最接近实际值，观测精度也最高，但是要求仪器自始至终保持正常工作，维护要求较高。

车速调查是在某个观测站代表路段的首尾各设1人， 记录车型，并测算速度的观测方法。

交通量比重调查与间隙式交通量调查的外业工作基本相同，调查的时间一般是在9月15日，观测必须用手工记数或半自动仪记数器。着重调查各种车型比例各占多少，因此对观测员的要求较高。

OD调查是交通量起讫点调查，分为客流OD调查和货流OD调查。前者的调查内容主要有起止点分布、出行目的、出行方式、出行时间、出行距离、出行次数等。货流OD调查内容主要有各单位的货运人，运出量、调查日各交通区之间及各交通区与外地之间的货物来往量、各单位历年的一些基础数据等。

2 交通量调查数据及分析

本次采用间隙式交通量调查。调查对象为省道某桥，调查地点选择在大桥南侧引桥上。调查中将过桥车辆分为客车、货车、摩托车3种类型进行观测和统计，其中客车细化为小型客车、中型客车、和大客车，货车细分为小型货车、中型货车和大型货车。此次调查分为工作日和非工作日调查，以便全面了解过桥机动车的特征。工作日选择2013年2月23日和24日(星期四、星期五)，非工作日选择2012年2月25日(星期六)。根据调查实际需要，结合对当地市民的询问了解，选取每天上午07:00-09:00，中午10:30-13:30和下午17:00-19:00共3个时段作为观测时段。记录时段定为每10 min记录1次，以1 h为汇总单位。

为方便进行进一步的分析，将观测所得的各种车型的交通量转换为标准车型交通量，转换系数见《关于调整公路交通情况调查车型分类及车辆折算系数的通知》规统便字[2005]126号。

2.1 交通量时间分布特征

通过对调查数据整理分析，可以得出每天调查时段内分方向各车型的交通量及双向交通量，限于篇幅，仅列出2月23日的部分统计数据，见表1。

表1 2月23日分方向各车型交通量汇总表pcu时段由南往北方向客车货车摩托车合计07：00-08：0093585520608：00-09：001081047528610：30-11：30148797630211：30-12：30136576726012：30-13：30159945530817：00-18：0085667122218：00-19：00647141176(45%)(30%)(25%)由北往南方向客车货车摩托车合计7260133265103461262751877975340129824225211475362241278640253666323151(45%)(28%)(27%) 注：括号内值为各车型比例。

各计数时段内交通量汇总见表2。

通过对表1和表2的数据分析可以看出，在调查的时间段内，交通量分布大体呈现出单峰曲线的形式，其中在10:30-11:30之内的交通量占每天调查时段内总交通量的比例最大，大约占到18%～19%之间，在18:00-19:00之内的交通量占每天调查时段内总交通量的比例最小，大约占到9%～11%之间。调查期间其余各天的统计数据均呈现相似特征，具体分布情况参见表3、图1。

表2 各计数时段内交通量统计表pcu时段交通量汇总23日24日25日10min1h10min1h10min1h07：00-07：1050576207：10-07：2072587307：20-07：3081779807：30-07：40959610307：40-07：50737910107：50-08：0099470734408251908：00-08：10825021024857653308：10-08：2081511865139155108：20-08：30127557905269054308：30-08：40805429552511155108：40-08：50935628553110555508：50-09：00985619755511658910：30-10：409413812410：40-10：5012514412910：50-11：0010612312511：00-11：1010011210511：10-11：2011610211111：20-11：309063110972811871211：30-11：409563214173114673411：40-11：508759411370011171611：50-12：00705589467110769812：00-12：101035617963810169412：10-12：20715161056417866112：20-12：3084510696018763012：30-12：40855001135738556912：40-12：50604731025628354112：50-13：00105508875559052413：00-13：10914961135897249513：10-13：2091516875717048713：20-13：3097529845868648617：00-17：10811176217：10-17：20981347317：20-17：3069849817：30-17：40779110317：40-17：50779010117：50-18：0072474886048252018：00-18：1086479905777653318：10-18：2067448805239155118：20-18：3050429675069054418：30-18：40443965547011155118：40-18：50383575243210555418：50-19：004132648392116589

表3 各观测时段内交通量比例汇总表时段2月23日2月24日2月25日07：00-08：000．1340．1130．13708：00-09：000．160．1420．15510：30-11：300．180．1870．18711：30-12：300．150．1540．16612：30-13：300．150．150．12717：00-18：000．1350．1540．1218：00-19：000．0910．10．108

图1 各观测时段内交通量比例图

高峰小时交通量及高峰小时系数：

根据调查数据表，工作日内的高峰区间为10:40-11:40，高峰小时交通量为731 pcu/h，10 min时段内统计所得最高交通量为144 pcu；非工作日内的高峰区间为10:40-11:40，高峰小时交通量为734 pcu/h，10 min时段内统计所得最高交通量为146 pcu。见表4。

表4 高峰交通量汇总表pcu类别高峰时段高峰小时交通量10min时段内统计所得最高交通量工作日10：40-11：40731144非工作日10：40-11：40734146

根据高峰小时系数的定义，可用公式(1)来计算工作日和非工作日内早晚两个高峰时间段内的高峰小时系数。

100%

即：PHF10=

(1)

工作日、非工作日高峰PHF10分别为85%，84%，从计算结果可看出，工作日早、晚高峰的高峰小时系数均高于非工作日。

2.2 交通量空间分布特征

2.2.1 交通流方向分布系数

通过对实测交通量数据进行分析整理，各个方向交通量汇总见表5。

表5 分方向交通量汇总表pcu日期交通量汇总由南往北由北往南2月23日175717602月24日213217762月25日20391772

交通量分布系数可用式(2)计算:

(2)

2月23日、2月24日、2月25日交通量方向分布系数Kd分别为50%、55%、54%，由此可得，通过桥梁的交通量方向分布系数大致在50%～60%之间，表明在两个行车方向上，交通量的分布大体是相当的。

2.2.2 车道分布

由于本次调查某桥处于二级公路(双向两车道)，故而不存在同方向车道交通量的分布问题。

2.3 交通量的构成特征

根据调查数据可以看出，在调查时间段内，各个调查时段内客车、货车、摩托车在总交通流中所占的比例大致相同，约为4∶3∶3。从一天内调查所得交通总量的交通组成来看，客车、货车、摩托车3种车型的比例也大概为4∶3∶3。具体组成特性参见表6、图2。

表6 各车型交通量所占比例汇总日期各车型交通量所占比例摩托车客车货车2月23日0260450292月24日0310410282月25日028044028

图2 各观测时段内客车、货车、摩托车交通量折线图

3 《公路桥梁承载能力检测评定规程》活载影响修正系数

活载影响修正系数用于考虑实际桥梁所受的汽车荷载与标准汽车荷载之间的差异。主要根据桥梁运营荷载的调查统计情况，从典型代表交通量、大吨位车辆混入率和轴荷分布情况3个方面进行综合修正考虑。

3.1 典型代表交通量影响修正系数

根据《公路桥梁承载能力评定规程》(7.7.7)条，交通量影响修正系数ξq1按表7进行内插计算。

表7 交通影响修正系数ξq1Qm/Qdξq11

该桥位于省道上(二级公路)，设计交通量Qd=550 pcu/h，典型代表交通量由上计算Qm=734 pcu/h，可得Qm/Qd=1.33，查表7，ξq1=1.054。

3.2 大吨位车辆混入影响修正系数

根据《公路桥梁承载能力评定规程》(7.7.7)条，大吨位车辆混入影响修正系数ξq2按表8进行内插计算。

表8 大吨位车辆混入影响修正系数ξq2αξq2αξq2α<03[10，105)05≤α<08[11，12)03≤α<05[105，11)08≤α<10[12，135) 注：α为大吨位车辆混入率。

根据实际交通量调查数据，α=0.35，查表8，ξq2=1.063。

3.3 轴荷分布影响修正系数

根据《公路桥梁承载能力评定规程》(7.7.7)条，轴荷分布影响修正系数ξq3按表9进行内插计算。

表9 轴荷分布影响修正系数ξq3βξq3βξq3β<5%1015%≤β<30%1305%≤β<15%115β≥30%140 注：β实际调查轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比。

根据实际交通量调查数据，β=10%，查表9，ξq3=1.15。

依据实际调查的典型代表交通量、大吨位车辆混入率和轴荷分布情况，结合上文计算数据，活载影响修正系数：

1.088。

4 交通服务水平分析

为了说明公路交通负荷状况，以交通流状态为划分条件，将服务水平划分为四级。道路饱和度是反映道路服务水平的重要指标之一，其计算公式即为通常的V/C，其中V为最大交通量，C为最大通行能力。其值越高，说明道路服务水平越低。

各级公路设计采用的服务水平参见《公路工程技术标准》2.0.4条。二级公路按三级服务水平设计，对应的V/C比在0.64～0.35之间，同时考虑行车道宽度对通行能力的影响，其设计通行能力的取值见表10。

表10 二、三、四级公路设计通行能力公路等级设计速度/(km·h-1)基本通行能力/(pcu·h-1)不准超车区/%V/C比设计通行能力/(pcu·h-1)802500(9．0m)<300．64二级公路601400(7．0m)30～700．48500～1600401300(7．0m)>700．42三级公路401300(7．0m)<300．54400～700301200(6．5m)>700．35四级公路20<1200(<6．5m)>70<0．35小于400 注：括号内值为车道宽度。

双车道一般公路路段通行能力：

车行道最大服务交通量可按式(3)计算：

MSVi=CB(V/C)i

(3)

车行道的设计通行能力可按式(4)计算：

CD=MSVi·fs·fd·fw·fT·fL

(4)

所调查桥梁为双向两车道，按三级公路的服务水平设计，其通行能力为 1500pcu/h，而通道调查所得最大交通量为734pcu/h。所以V/C为0.49，根据规范，属于一级服务水平，满足规范要求。

5 结束语

通过对省道某桥的交通量的调查及分析，得出工作日高峰小时交通量为731 pcu/h；非工作日高峰小时交通量为734 pcu/h； 工作日高峰小时系数约为0.85，非工作日高峰小时系数约为0.84；工作日和非工作日高峰小时出现在10:40-11:40间。工作日和非工作日交通量方向分布系数大致在50%～60%之间，由南向北方向交通量略大。

工作日和非工作日交通组成的比例略有不同。工作日：客车、货车、摩托车的比例大约为4∶3∶3；非工作日：客车、货车、摩托车的比例大约为4.4∶2.8∶2.8。

依据实际调查的典型代表交通量、大吨位车辆混入率和轴荷分布情况，该桥活载影响修正系数ξq=1.088。

某桥在交通管制条件下饱和度为0.49，属于一级服务水平，满足规范要求。

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