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摘要：车辆载荷的反复作用是高速公路路面损坏的重要因素，本文针对高速公路货运车辆，分析了主要货车类型的车辆载荷分布，并通过研究高速公路断面标准轴载累计当量轴次统计方法，为重载车辆对路面造成的损伤提供了定量的计算方法，对高速公路运营管理部门制定路面养护计划有一定的理论和现实意义。
关键词：标准轴载累计当量轴次；高速公路断面；统计方法；
0 前言
2014年我国公路养护里程达到435.38万公里，占公路总里程的97.5%，其中仅高速公路年养护经费支出就达到了398.14亿元，而重载车辆的反复碾压作用是造成高速公路路面损坏的主要因素。从而，需要通过一种定量计算的方法来反映重载车辆对路面造成的损伤程度，为高速公路运营管理部门制定长期的路面养护规划和短期的路面养护计划提供参考。同时，目前我国绝大部分高速公路实行计重收费制度，能够准确采集货运车辆的总重和行驶路径数据，从而可以得到各路段断面车辆轴数信息及重量信息，为车辆轴载计算提供了数据基础。因此，高速公路断面标准轴载当量轴次计算方法的研究，对于高速公路养护管理具有一定的理论和现实意义。
1货车载荷分布估算
在高速公路行驶车辆中，货车的比例往往小于客车的比例，但是通常货车质量远远大于客车，因此载荷因素对路面造成的损害绝大部分来自货车。载货车辆的设计，是基于载荷在车辆上平均分布为假设前提的，但是在实际货车装载和运输过程中，往往无法达到理想的载荷分布，存在车辆载荷分布不均匀的现象。同时，高速公路收费数据中，只统计了每辆通过收费站货车的总轴数，对基于轴型的车辆类型没有进行详细记录，因此，在货车轴载计算中，需要针对每种轴数的货车分别选取一种车辆类型作为该轴数的代表货车类型。
路鑫等人对于陕西省高速公路货车车型分布研究表明，货运车辆主要的轴型包括单轴单轮组（编号为1），单轴双轮组（编号为2），双联轴双轮组（编号为5），三联轴双轮组（编号为7），常见车型编号包括12型、15型、125型、155型、157型等[1]。同时，相关研究对二轴、三轴、四轴货车的载荷分布情况车进行了统计和估算，得到二轴车载重分配为0.33：0.67，三轴车载重分配为0.186：0.407：0.407，四轴车载重分配为0.189：0.315：0.248：0.248[2]。可以看出，此研究中针对的主要是12型、15型、125型的货运车辆。因此，在此基础上，根据125型货车载荷分布，可以推算得到155型、157型车辆的载荷分布分别为0.152：0.226：0.226：0.198：0.198、0.126：0.188：0.188：0.166：0.166：0.166。
2 货车标准轴载当量轴次换算
由于公路车辆在车型、轴组类型、轮组类型上存在差异，并且在每次出行过程中车辆的总重也不同，从而对路面的造成的损伤也有着不同程度的区别，因此需要将不同车辆每次行驶中不同轴组的轴载换算成统一轴载的当量轴次，即标准轴载当量轴次。
在《公路沥青路面设计规范》中，规定路面设计采用双轮组单轴载100kN作为标准轴载，并给出了单轴轴载不大于130kN时不同轴载换算成标准轴载当量轴次的计算方法。而当轴载大于130kN时，规范中没有给出明确的弯沉等效载荷换算指数取值，一般取值为5.4到6.5。长安大学的张碧琴等人经过大量的数据分析验证，得到对于轴载大于130kN时重载沥青路面的弯沉等效载荷换算指数取5.9[3]。同时，由于规范中换算公式是针对各类车型计算其每天累计标准轴载当量轴次，而本研究需要针对每辆载重车辆的不同车轴分别计算其标准轴载当量轴次，因此换算公式简化后如下所示。
3 断面标准轴载累计当量轴次统计
在分析高速公路货运车辆对路面造成的损伤中，需要通过计算在特定时间段内驶过路面的标准轴载累计当量轴次来得到路面承受的载荷压力。同时，由于高速公路属于封闭路段，只有在收费站和互通立交处才能改变行驶方向，因此，可以将收费站和互通立交作为节点，节点间路段作为断面，则每个断面内路面受到车辆载荷的损伤基本相同，可以将其作为标准轴载累计当量轴次最小计算单位。单车标准轴载当量轴次和断面标准轴载累计当量轴次的计算公式如下所示。
式中： 为断面标准轴载累计当量轴次； 为特定时间段内断面货车交通流量。
4 结语
高速公路断面标准轴载累计当量轴次能够定量地反映路面在一定时间内由于载荷因素造成的损伤，在此基础上，结合年度技术状况检测数据，可以预估路面当前及未来的大致损伤程度，为制定中长期的养护规划和短期的养护计划提供数据支撑。同时，适当的预防性养护有很大的必要，能够在一定程度上延长路面的使用寿命，减缓病害的扩散速度，从长期来看可以节省一定的养护费用，并减少大中修交通管制造成的间接经济损失。
参考文献：
[1]路鑫，梁武星. 陕西省高速公路轴载特性区域划分[J]. 交通运输研究，2015，02：71-75.
[2]蔡玉贺，丰伟，罗霞，陈方红. 超限超载货物运输对路面破损的影响分析[J]. 公路，2006，10：63-67.
[3]张碧琴，马亚坤，张强，王莉，王垒. 重载作用下沥青路面结构验算方法[J]. 长安大学学报（自然科学版），2014，01：1-6.
作者简介：
徐奇 （1991.02--） 性别男，浙江省温州市人，学历：硕士研究生，专业或职业：控制理论与控制工程专业。
关键词：标准轴载累计当量轴次；高速公路断面；统计方法；
0 前言
2014年我国公路养护里程达到435.38万公里，占公路总里程的97.5%，其中仅高速公路年养护经费支出就达到了398.14亿元，而重载车辆的反复碾压作用是造成高速公路路面损坏的主要因素。从而，需要通过一种定量计算的方法来反映重载车辆对路面造成的损伤程度，为高速公路运营管理部门制定长期的路面养护规划和短期的路面养护计划提供参考。同时，目前我国绝大部分高速公路实行计重收费制度，能够准确采集货运车辆的总重和行驶路径数据，从而可以得到各路段断面车辆轴数信息及重量信息，为车辆轴载计算提供了数据基础。因此，高速公路断面标准轴载当量轴次计算方法的研究，对于高速公路养护管理具有一定的理论和现实意义。
1货车载荷分布估算
在高速公路行驶车辆中，货车的比例往往小于客车的比例，但是通常货车质量远远大于客车，因此载荷因素对路面造成的损害绝大部分来自货车。载货车辆的设计，是基于载荷在车辆上平均分布为假设前提的，但是在实际货车装载和运输过程中，往往无法达到理想的载荷分布，存在车辆载荷分布不均匀的现象。同时，高速公路收费数据中，只统计了每辆通过收费站货车的总轴数，对基于轴型的车辆类型没有进行详细记录，因此，在货车轴载计算中，需要针对每种轴数的货车分别选取一种车辆类型作为该轴数的代表货车类型。
路鑫等人对于陕西省高速公路货车车型分布研究表明，货运车辆主要的轴型包括单轴单轮组（编号为1），单轴双轮组（编号为2），双联轴双轮组（编号为5），三联轴双轮组（编号为7），常见车型编号包括12型、15型、125型、155型、157型等[1]。同时，相关研究对二轴、三轴、四轴货车的载荷分布情况车进行了统计和估算，得到二轴车载重分配为0.33：0.67，三轴车载重分配为0.186：0.407：0.407，四轴车载重分配为0.189：0.315：0.248：0.248[2]。可以看出，此研究中针对的主要是12型、15型、125型的货运车辆。因此，在此基础上，根据125型货车载荷分布，可以推算得到155型、157型车辆的载荷分布分别为0.152：0.226：0.226：0.198：0.198、0.126：0.188：0.188：0.166：0.166：0.166。
2 货车标准轴载当量轴次换算
由于公路车辆在车型、轴组类型、轮组类型上存在差异，并且在每次出行过程中车辆的总重也不同，从而对路面的造成的损伤也有着不同程度的区别，因此需要将不同车辆每次行驶中不同轴组的轴载换算成统一轴载的当量轴次，即标准轴载当量轴次。
在《公路沥青路面设计规范》中，规定路面设计采用双轮组单轴载100kN作为标准轴载，并给出了单轴轴载不大于130kN时不同轴载换算成标准轴载当量轴次的计算方法。而当轴载大于130kN时，规范中没有给出明确的弯沉等效载荷换算指数取值，一般取值为5.4到6.5。长安大学的张碧琴等人经过大量的数据分析验证，得到对于轴载大于130kN时重载沥青路面的弯沉等效载荷换算指数取5.9[3]。同时，由于规范中换算公式是针对各类车型计算其每天累计标准轴载当量轴次，而本研究需要针对每辆载重车辆的不同车轴分别计算其标准轴载当量轴次，因此换算公式简化后如下所示。
3 断面标准轴载累计当量轴次统计
在分析高速公路货运车辆对路面造成的损伤中，需要通过计算在特定时间段内驶过路面的标准轴载累计当量轴次来得到路面承受的载荷压力。同时，由于高速公路属于封闭路段，只有在收费站和互通立交处才能改变行驶方向，因此，可以将收费站和互通立交作为节点，节点间路段作为断面，则每个断面内路面受到车辆载荷的损伤基本相同，可以将其作为标准轴载累计当量轴次最小计算单位。单车标准轴载当量轴次和断面标准轴载累计当量轴次的计算公式如下所示。
式中： 为断面标准轴载累计当量轴次； 为特定时间段内断面货车交通流量。
4 结语
高速公路断面标准轴载累计当量轴次能够定量地反映路面在一定时间内由于载荷因素造成的损伤，在此基础上，结合年度技术状况检测数据，可以预估路面当前及未来的大致损伤程度，为制定中长期的养护规划和短期的养护计划提供数据支撑。同时，适当的预防性养护有很大的必要，能够在一定程度上延长路面的使用寿命，减缓病害的扩散速度，从长期来看可以节省一定的养护费用，并减少大中修交通管制造成的间接经济损失。
参考文献：
[1]路鑫，梁武星. 陕西省高速公路轴载特性区域划分[J]. 交通运输研究，2015，02：71-75.
[2]蔡玉贺，丰伟，罗霞，陈方红. 超限超载货物运输对路面破损的影响分析[J]. 公路，2006，10：63-67.
[3]张碧琴，马亚坤，张强，王莉，王垒. 重载作用下沥青路面结构验算方法[J]. 长安大学学报（自然科学版），2014，01：1-6.
作者简介：
徐奇 （1991.02--） 性别男，浙江省温州市人，学历：硕士研究生，专业或职业：控制理论与控制工程专业。