公路汽车荷载统计特征探析范文

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《公路与汽运杂志》2016年第5期

摘要：

运用动态称重系统结合人工调查对典型地区的公路汽车荷载进行采集，获得了湖南、广东、贵州及广西地区的汽车荷载数据；基于荷载统计数据，分析了这些地区车辆荷载的车型、轴重、轴距等分布特征，为修订和完善汽车荷载标准提供参考。

关键词：

公路交通；汽车荷载；动态称重系统

随着中国经济的不断发展，运输车辆不断大型化和重型化，各级公路特别是桥梁承担的交通量及汽车荷载不断加大，桥梁的安全风险越来越大，如2011年7月分别发生在江苏盐城通榆河桥、武夷山公馆大桥、杭州钱江三桥引桥、北京宝山寺白河桥的坍塌事故，都是由超载运输车辆的作用所引起的。汽车荷载作为桥梁承受的基本可变荷载之一，是桥梁设计、评估中的关键作用参数。目前，国内桥梁设计、安全评估等通常基于规范的常规车辆荷载标准，随着交通荷载的不断变化，有可能低估桥梁实际存在的安全风险。因此，开展对各地区汽车荷载现状的调查统计十分重要。该文运用动态称重系统，结合人工调查法，开展公路汽车荷载统计特征研究，为公路及桥梁设计、安全评估等提供借鉴和参考。

1车辆荷载数据的采集

公路汽车荷载数据主要通过布设在全国各地的WIM系统进行采集，对于未埋设WIM系统的地区，采用人工现场调查方法。

1．1WIM系统

WIM系统采用动态称重技术对行驶在路上的车辆进行实时测量，获得相应的车辆荷载数据。该系统包含传感器和数据采集仪（见图1），获取的数据包括车重、轴重、车速、轴距、车辆类型等。与静态称重相比，动态称重的优点是省时、高效，且不对交通造成干扰。

1．2各地区汽车荷载数据的采集

（1）湖南地区车辆荷载数据采集。采用人工调查方法，调查地区覆盖全省主要市州。主要被调查公路包括G107宜章绕城公路、华容安乡荆八路、衡阳干线公路S315线和娄涟公路、株洲市S210线、S317沅陵县苦藤铺至白田公路、泸溪浦市至辰溪公路改建工程、S237冷水滩珊瑚至东安井头圩公路。采用便携式汽车称重仪进行荷载调查。本着尽量不影响正常交通的原则，选择宽阔地带作为检测点。只对货车进行调查，未调查小车及客车。共收集7457组汽车荷载数据。

（2）广东地区车辆荷载数据采集。调查地点为广东虎门渡口东引道，该引道是进出东莞虎门渡口的重要通道，日交通量为10000～20000辆，为双向四车道一级公路。过往车辆包括货车、客车、小型客车等，车型具有一定的代表性。采用HI－TRAC100型商用WIM系统，该系统采用压电传感器感应并称量车辆轴重，车速测量精度为±1．5％，轴重测量精度为±10％。车型分类主要根据轴数和轴型进行，共分为二轴、三轴、四轴、五轴、六轴五类。共进行7d现场实测，收集到65535组汽车荷载数据。

（3）贵州地区车辆荷载数据采集。贵州地区车辆荷载调查在镇胜（镇宁—胜境关）高速公路坝陵河特大桥上进行。该桥跨越坝陵河大峡谷，主跨为1088m双塔单跨钢桁架悬索桥，全桥长2237m。采用压电式WIM称重系统，共进行7d现场实测，收集到41415组汽车荷载数据。

（4）广西地区车辆荷载数据采集。广西地区车辆荷载采集在南宁市白沙大桥上进行。该桥限制货车通行，总长2605m，主桥为预应力砼独塔双索面斜拉桥。该桥安装了双向两车道高速动态称重系统，该WIM系统由高速称重传感器、动态称重仪及野外机柜等组成。收集1个月汽车荷载实测数据，共377299组。该桥实行限载通行，统计结果可作为与非限载通行地区车辆荷载状况的对比参照。

2车辆荷载数据统计特征分析

2．1车型分布特征

对各地区的车辆按车型轴数进行分类统计，各轴车所占总车辆数的百分比见表1。从表1来看，各地区公路上通行的车辆大部分为两轴车，占比均在60％以上；贵州和湖南两地四轴以上车辆较多，约占总车辆数的20％；广西南宁大桥由于限载通行，五轴以上重车占比很小。

2．2车重分布特征

对各地区的车辆按车重范围进行数量统计，得到各车重占总车辆数的百分比（见表2）及典型地区的车重分布（见图2～4）。其中由于湖南地区采用人工调查方法，未对小车及客车进行统计，故总重小于3t的车辆实测较少。从表2、图2～5可见：湖南和贵州两地车辆超载较严重，湖南地区总重550kN以上的超重车约占6．6％，贵州地区车重550kN以上的车辆接近总数的5％；广东和广西地区车重较轻，车重200kN以下的车辆占95％以上，550kN以上的超重车很少，占比均在1％以下。

2．3轴重分布特征

各典型地区车辆平均轴重及总重统计结果见表3～5。从表3～5来看，湖南地区主要针对货车采用人工调查法进行荷载数据采集，故其二轴车平均轴重和总重均较大；湖南和贵州地区四轴、五轴车的单轴平均轴重较大，部分轴重超过10t，相应总重也较重；单轴重最重的车型多出现在三轴、四轴、五轴车，六轴车虽然平均总重最重，但荷载在各轴之间分配相对较均匀，单轴重相比其他车型差别不大；广东地区各轴车的平均轴重及总重相对较小；南宁地区由于限载通行，超载重车很少。

2．4车辆轴距分布特征各典型地区车辆平均轴距分布统计结果见表6～8。从表6～8来看，各地区二轴车、六轴车的平均轴距分布基本一致；广东地区四轴车在2～3轴的轴距较大，达到7．38m；各地区三轴和五轴车及其平均轴距差异较大，说明这两种车型在运输车辆中有较大的变异性和自由性。

3结论

该文统计分析了全国典型地区收集的公路车辆荷载数据，获得了湖南、广东、贵州和广西地区的车辆荷载分布类型及特征，主要结论如下：1）各地区公路通行的车辆大部分为二轴车；贵州和湖南两地四轴以上重车较多，约占总车辆数的20％。2）湖南和贵州地区的车辆超载较严重，总重550kN以上的超重车约占5％；广东和广西地区车重200kN以下的车辆较多，占95％以上，超重车很少，占比均在1％以下。3）单轴平均轴重最大的是湖南和贵州地区，部分单轴重超过10t；各地区单轴重最重的车型多出现在三轴、四轴、五轴车，六轴车虽然平均总重最重，但荷载在各轴间的分配相对较均匀，单轴重相比其他车型并不大。4）各地区二轴车、六轴车的平均轴距分布基本一致；三轴和五轴车及其平均轴距差异较大，说明其在运输车辆中具有较大的变异性和自由性。中国幅员辽阔，各地区的公路汽车荷载千差万别，呈现随机时变性和因地而异的特性，如何获取大量准确可靠的交通数据并以此为基础建立准确、适用的车辆荷载模型是关键，也是研究难点。该文获得了一些典型地区的车辆荷载数据，研究了相应的统计荷载特征，相关结论可为后续车辆荷载模型及规范研究提供一定参考。但若要更全面地评估目前实际运营的交通荷载状况，还需开展大量基于WIM系统的车辆荷载数据收集及统计分析，这也是未来基于大数据系统的公路汽车荷载模型研究的基础。

参考文献：

［1］何栋．桥梁超载风险管理［J］．中国公路，2012（5）．

［2］“公路桥梁车辆荷载研究”课题组．公路桥梁车辆荷载研究［J］．公路，1997（3）．

［3］梁栋，董春霞，赵少伟．适用于重载交通的公路桥梁荷载标准研究［J］．公路，2011（3）．

［4］尤吉．基于WIM卡车数据的公路桥梁承载能力评估［D］．上海：同济大学，2010．

［5］孙守旺，孙利民．基于实测的公路桥梁车辆荷载统计模型［J］．同济大学学报：自然科学版，2012，40（2）．

［7］周涛泳，鲍卫刚，翟辉，等．我国高速公路交通荷载标准研究［J］．公路交通科技，2010，27（2）.

作者:赵少杰 肖仕伟 任伟新 单位:中南大学土木与建筑学院 湖南省交通规划勘察设计院 中南公路建设及养护技术湖南省重点实验室 中国华西工程设计建设有限公司