高速公路斷面標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次統(tǒng)計方法研究

摘要：車輛載荷的反復(fù)作用是高速公路路面損壞的重要因素，本文針對高速公路貨運車輛，分析了主要貨車類型的車輛載荷分布，并通過研究高速公路斷面標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次統(tǒng)計方法，為重載車輛對路面造成的損傷提供了定量的計算方法，對高速公路運營管理部門制定路面養(yǎng)護(hù)計劃有一定的理論和現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次；高速公路斷面；統(tǒng)計方法；

0 前言

2014年我國公路養(yǎng)護(hù)里程達(dá)到435.38萬公里，占公路總里程的97.5%，其中僅高速公路年養(yǎng)護(hù)經(jīng)費支出就達(dá)到了398.14億元，而重載車輛的反復(fù)碾壓作用是造成高速公路路面損壞的主要因素。從而，需要通過一種定量計算的方法來反映重載車輛對路面造成的損傷程度，為高速公路運營管理部門制定長期的路面養(yǎng)護(hù)規(guī)劃和短期的路面養(yǎng)護(hù)計劃提供參考。同時，目前我國絕大部分高速公路實行計重收費制度，能夠準(zhǔn)確采集貨運車輛的總重和行駛路徑數(shù)據(jù)，從而可以得到各路段斷面車輛軸數(shù)信息及重量信息，為車輛軸載計算提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此，高速公路斷面標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次計算方法的研究，對于高速公路養(yǎng)護(hù)管理具有一定的理論和現(xiàn)實意義。

1貨車載荷分布估算

在高速公路行駛車輛中，貨車的比例往往小于客車的比例，但是通常貨車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于客車，因此載荷因素對路面造成的損害絕大部分來自貨車。載貨車輛的設(shè)計，是基于載荷在車輛上平均分布為假設(shè)前提的，但是在實際貨車裝載和運輸過程中，往往無法達(dá)到理想的載荷分布，存在車輛載荷分布不均勻的現(xiàn)象。同時，高速公路收費數(shù)據(jù)中，只統(tǒng)計了每輛通過收費站貨車的總軸數(shù)，對基于軸型的車輛類型沒有進(jìn)行詳細(xì)記錄，因此，在貨車軸載計算中，需要針對每種軸數(shù)的貨車分別選取一種車輛類型作為該軸數(shù)的代表貨車類型。

路鑫等人對于陜西省高速公路貨車車型分布研究表明，貨運車輛主要的軸型包括單軸單輪組（編號為1），單軸雙輪組（編號為2），雙聯(lián)軸雙輪組（編號為5），三聯(lián)軸雙輪組（編號為7），常見車型編號包括12型、15型、125型、155型、157型等[1]。同時，相關(guān)研究對二軸、三軸、四軸貨車的載荷分布情況車進(jìn)行了統(tǒng)計和估算，得到二軸車載重分配為0.33：0.67，三軸車載重分配為0.186：0.407：0.407，四軸車載重分配為0.189：0.315：0.248：0.248[2]?？梢钥闯觯搜芯恐嗅槍Φ闹饕?2型、15型、125型的貨運車輛。因此，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)125型貨車載荷分布，可以推算得到155型、157型車輛的載荷分布分別為0.152：0.226：0.226：0.198：0.198、0.126：0.188：0.188：0.166：0.166：0.166。

2 貨車標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次換算

由于公路車輛在車型、軸組類型、輪組類型上存在差異，并且在每次出行過程中車輛的總重也不同，從而對路面的造成的損傷也有著不同程度的區(qū)別，因此需要將不同車輛每次行駛中不同軸組的軸載換算成統(tǒng)一軸載的當(dāng)量軸次，即標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次。

在《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》中，規(guī)定路面設(shè)計采用雙輪組單軸載100kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，并給出了單軸軸載不大于130kN時不同軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次的計算方法。而當(dāng)軸載大于130kN時，規(guī)范中沒有給出明確的彎沉等效載荷換算指數(shù)取值，一般取值為5.4到6.5。長安大學(xué)的張碧琴等人經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)分析驗證，得到對于軸載大于130kN時重載瀝青路面的彎沉等效載荷換算指數(shù)取5.9[3]。同時，由于規(guī)范中換算公式是針對各類車型計算其每天累計標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次，而本研究需要針對每輛載重車輛的不同車軸分別計算其標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次，因此換算公式簡化后如下所示。

3 斷面標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次統(tǒng)計

在分析高速公路貨運車輛對路面造成的損傷中，需要通過計算在特定時間段內(nèi)駛過路面的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次來得到路面承受的載荷壓力。同時，由于高速公路屬于封閉路段，只有在收費站和互通立交處才能改變行駛方向，因此，可以將收費站和互通立交作為節(jié)點，節(jié)點間路段作為斷面，則每個斷面內(nèi)路面受到車輛載荷的損傷基本相同，可以將其作為標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次最小計算單位。單車標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次和斷面標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次的計算公式如下所示。

式中： 為斷面標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次； 為特定時間段內(nèi)斷面貨車交通流量。

4 結(jié)語

高速公路斷面標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次能夠定量地反映路面在一定時間內(nèi)由于載荷因素造成的損傷，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合年度技術(shù)狀況檢測數(shù)據(jù)，可以預(yù)估路面當(dāng)前及未來的大致?lián)p傷程度，為制定中長期的養(yǎng)護(hù)規(guī)劃和短期的養(yǎng)護(hù)計劃提供數(shù)據(jù)支撐。同時，適當(dāng)?shù)念A(yù)防性養(yǎng)護(hù)有很大的必要，能夠在一定程度上延長路面的使用壽命，減緩病害的擴散速度，從長期來看可以節(jié)省一定的養(yǎng)護(hù)費用，并減少大中修交通管制造成的間接經(jīng)濟損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]路鑫，梁武星. 陜西省高速公路軸載特性區(qū)域劃分[J]. 交通運輸研究，2015，02：71-75.

[2]蔡玉賀，豐偉，羅霞，陳方紅. 超限超載貨物運輸對路面破損的影響分析[J]. 公路，2006，10：63-67.

[3]張碧琴，馬亞坤，張強，王莉，王壘. 重載作用下瀝青路面結(jié)構(gòu)驗算方法[J]. 長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，01：1-6.

作者簡介：

徐奇 （1991.02--） 性別男，浙江省溫州市人，學(xué)歷：碩士研究生，專業(yè)或職業(yè)：控制理論與控制工程專業(yè)。