新计重收费政策对运营车辆的影响分析

2017-09-15徐望喜黄海云张俊平袁伟璋黄得智

城市道桥与防洪 2017年9期

徐望喜，黄海云，张俊平，2，袁伟璋，黄得智

（1.广州大学，广东广州 510006；2.广东交通职业技术学院，广东广州 510170）

0 引言

近二十年来，随着我国国民经济的高速发展，公路交通运输异常繁重，主要体现在两1个方面，一是运输量增大，二是车辆的总重和轴重增大，超载问题严重，致使公路桥梁超负荷运营，出现严重的损坏问题[1]。为保持良好的交通运营环境，各地区纷纷出台了相应的交通管理政策，其中计重收费政策在控制重车数量方面具有显著的效果[2]。然而现行计重收费模式对运营车辆的干预效果如何？车辆荷载特征及分布模型有何变化？轴重的变化特征是什么？等等。针对这些问题，学术界研究相对较少，仅对车重参数进行了深入的研究。鉴于此，本文基于京珠澳高速广韶段动态称重系统（WIM）实测数据，统计分析新政前后运营车辆车重、轴重现状与荷载特征，进而评估新政对运营车辆的干预效果，最后对新政提出建议。

1 新旧政策对比

为保护公路桥梁和人民生命财产安全，鼓励运输车辆合法装载，广东省实施一系列相关措施；（1）2009年11月1日开始执行对通行高速公路联网收费粤北区域及清远、韶关市辖区内的开放式收费公路的货运车辆试行计重收费（以下简称旧政）；（2）2014年4月1日零时正式实施适用于已实施计重收费的高速公路联网收费粤北、粤西、粤东区域及全省开放式收费公路；（3）2015年6月26日零时起对广东省高速公路载货类汽车实行完全计重收取车辆通行费。其中（2）、（3）与（1）的主要区别在于针对超过规定限载标准30%以上的超限车辆进行阶梯收费政策。车重限载标准为：二轴货车17 t、三轴货车25 t、四轴货车35 t、五轴货车43 t、六轴及六轴以上货车49 t。旧政对于超限30%以上部分，按基本费率的4倍计收车辆通行费，新政采用阶梯收费：总重超限30%～50%（含50%）的部分，按基本费率的4倍计收车辆通行费；超限50%～80%（含80%）的部分，按基本费率的5倍计收车辆通行费；超限80%以上的部分，按基本费率的6倍计收车辆通行费。新旧收费基本倍率见图1。

图1 新旧收费倍率比对图

2 运营车辆荷载特征以及参数统计规律

2.1 车重

京珠澳高速是一条首都放射型国家高速，是连接北京和广州、香港、澳门等南部重要城市的高速公路，为中国的南北交通大动脉。本文根据动态称重系统（WIM）车辆荷载实测称重数据，对连续6个月所测得的车辆荷载按五种轴型进行统计分析，得出新政前后车重数字特征，见表1、表2，车重总体概率分布，见图2。

表1 新政前（1～3月）车重数字特征表

表2 新政后（4～6月）车重数字特征表

图2 车重总体概率分布

由表1、表2可知，实测新政前后车重最大值分别为112.9 t和150.8 t，是车重标准值[3]的2.3、3.07倍，车型中数量比重较大的车型为二、四、六轴车。由图2可知，车重的区间分布显示出车重具有明显的多峰分布特性。Crepo-Minuillon[4]等的研究表明正态分布、对数正态分布及其他常用的单峰分布均无法准确地拟合有多峰特性的概率密度函数，而混合分布模型可以比较理想地解决多峰概率密度函数的拟合问题。周灿[5]、袁伟璋[6]等人用加权的三峰正态分布进行车重与轴重的拟合，能够很好地满足x2检验、K-S检验。杜江[7]采用正态分布、对数正态分布，威布尔分布、双峰正态分布等分布形式进行拟合，得到拟合优度最优且满足条件的分布形式为双峰正态分布，故采用双峰正态分布进行拟合。车重的多峰分布概率密度公式为：

式中：Pi为权重参数；μi为正态分布的均值；σi为正

为研究新政对各类车型分布的影响，将新政前后各类车型进行双峰正态拟合。限于文章篇幅，本文仅列出六轴车新政后拟合效果，见图3、图4。根据累积概率的拟合结果与实际概率累积分布对比，车重拟合效果很好，也能够很好地满足x2检验、K-S检验。表明车重分布可以采用双峰分布来描述，这与梅刚[8]、孙守旺[9]、张征文[10]等研究车辆荷载的分布属于多峰分布具有一致性。通过同类方法，拟合各类轴型车辆，结果参数见表3。

图3 新政后六轴车车重概率密度分布图

图4 新政后六轴车车重累计概率密度图

表3 各车型拟合概率密度参数

由表3可知：二、三轴车正态均值相差较大，方差较小，双峰分布现象明显。六轴车各参数较大，其中方差达到11.54，表明荷载的波动性大，新政后均值达到51.08 t，表明超限严重。根据新政前后各参数变化现象表明新政对运营车重的干预效果不明显。

2.2 轴重

轴重是运营车辆荷载的另外一个重要参数。轴重对桥面板集中力作用比较明显，例如钢桥面板的损伤情况加剧、疲劳寿命缩短及路面结构养护问题[11,12]等。由于各种条件的限制，以往开展的许多关于轴重的研究都不是建立在实测数据的基础上，而是基于车辆设计资料和根据车辆装载情况对轴重的估计[9]。本文得益于先进的车辆动态称重技术与长期连续的观测数据，利用科学计算软件进行统计分析，得出新政前后轴重的数字特征见表4、表5。新政前后最大轴重为31.3 t、32.75 t，是最大允许轴重[13]的2.4、2.5倍，轴重的变异系数较大，说明轴重的分布离散型较强，不同车型的轴重与总重的比例难以统一因此需要对轴重进行进一步分类研究。

表4 新政前轴重数字特征表

表5 新政后轴重数字特征表

不同车型的轴重分布规律呈现的特殊性主要源自车重各车轴上的分配比重的差异[9]。为研究轴重的分配比重，根据《广东省高速公路收费车辆车型分类标准》将车辆按照轴型划分为10个小类，本文以六轴车159型车为例，通过MATLAB对各轴重与总重进行线性回归，得到一元线性拟合图，限于文章篇幅，仅给部分图示，见图5～图7。

图5 一号轴轴重占总重比线性拟合

图6 三号轴轴重占总重比一元线性拟合

图7 五号轴轴重占总重比一元线性拟合

由图5～图7可知，拟合直线斜率越大，轴重占总重比例越高。相对截距越小，轴重所占比重分布越集中。六轴车除一号轴（前轴）外，其余各轴与总重比例分布较为集中，且大体呈线性分布。由于一号轴的拟合直线截距相对较大，无法通过线性拟合得到比例系数，通过其余各轴系数计算得出。根据最小二乘法原理，利用MATLAB软件得到各轴型车轴重与总重的比例关系，见表6、表7。