基于軸載譜特征的貨運道路交通設(shè)計方法研究

李新海

（天津港航工程有限公司，天津市 300457）

0 引言

貨運交通由于其車輛尺寸、動力性能等與城市道路交通有很大的不同。對于貨運專用道路，行駛的車輛不僅有行駛速度快慢之分，而且有裝載多少和軸載大小之別，即混合交通，因而交通組成比較復(fù)雜，對道路交通安全造成很大影響，因此，從交通安全角度對貨運道路的交通設(shè)計進(jìn)行研究具有十分重要的意義。

對于貨運道路，其道路線形、縱曲線等與一般公路有所區(qū)別。由于其道路荷載較大，若將一般公路修建材料用于貨運道路，其道路壽命將受到很大的折減。本文擬從道路設(shè)計和道路材料的選取兩個角度對貨運道路的交通設(shè)計進(jìn)行研究。

1 貨運道路軸載特性分析

1.1 軸載調(diào)查

為了解貨運道路具體軸載水平，并為路面結(jié)構(gòu)層厚度計算提供合理的設(shè)計參數(shù)，本文選取天津市濱海新區(qū)幾條代表性道路，利用CL102B便攜式超限超載汽車軸重儀分別對不同軸型貨車每軸進(jìn)行稱重，對幾種主要車型進(jìn)行軸載調(diào)查分析。

軸載譜是指各級軸載所占的比例。由于空載貨車的軸重較輕，對路面結(jié)構(gòu)影響微弱，可忽略不計，因此選用典型的車型針對三軸一、三軸二、四軸一、四軸二、五軸一、五軸二、六軸一、六軸二等8種軸型滿載車進(jìn)行軸載譜分析。軸載調(diào)查數(shù)據(jù)分析如下。

（1）三軸一貨車前軸的軸型為單軸－單輪，后軸為雙聯(lián)軸。

圖1 三軸一貨車各軸軸載譜

由圖1可以看出，三軸一貨車前軸的軸重主要集中在4～7 t的范圍內(nèi)，占71.4%；中軸的軸載譜近似偏正態(tài)分布，峰值為16～18 t，占28.6%；后軸軸載譜有一明顯峰值為10～12 t，占31%。

（2）三軸二貨車前軸為單軸－單輪，中軸和后軸為單軸－雙輪。

前軸軸重主要集中在2～4 t，占68.8%；中軸主要集中在4～7 t，占74.9%，后軸的軸載譜近似于偏正態(tài)分布，峰值集中在5～7 t。

（3）四軸一貨車前軸為單軸－單輪，第二軸為單軸－雙輪，后軸為雙聯(lián)軸。

前軸的軸載譜軸重主要集中在2～4 t之間，占84.1%；第二軸的軸載譜存在一個明顯的峰值點，為10～12 t，占32.4%；第三軸的軸載譜峰值為10～12 t，占35.3%；第四軸的軸載譜存在一個明顯的峰值點，為10～12 t，占45%，但所有的軸載譜中，第二個峰值為12～14 t。

（4）四軸二貨車前軸與第二軸都為單軸－單輪，后軸為雙聯(lián)軸。

前軸軸載譜近似偏正態(tài)分布，峰值為9～11 t；第二軸存在一個峰值，為10～12 t；第三軸的軸載譜有個峰值為20～25 t，幾乎占37.5%；第四軸的軸載譜近似于偏正態(tài)分布，其峰值為20～25 t。

（5）五軸一貨車前軸為單軸－單輪，第二軸為單軸－雙輪，后三軸為三聯(lián)軸。

前軸的軸載譜有一顯著峰值為 4～5 t，占37.5%；第二軸的軸載譜也存在一個明顯的峰值點，為10～12 t，占32.5%；第三軸的軸重主要集中在10～25 t的范圍內(nèi)，占87.5%；第四、五軸的軸重集中在15～25 t的范圍內(nèi)，占60%。

（6）五軸二貨車前軸為單軸－單輪，第二軸與第三軸為雙聯(lián)軸，后兩軸為雙聯(lián)軸。

五軸二前軸的軸載譜存在一峰值為4～5 t，占46.7%；第二軸軸重主要集中在8～14 t范圍內(nèi)，占73.3%，軸重大于10 t的比例高達(dá)66.7%；第三軸的軸重軸重大于10 t的比例高達(dá)53.3%；第四、五軸軸重主要集中在10～14 t的范圍內(nèi)，占66.7%。

（7）六軸一貨車前軸為單軸－單輪，第二軸與第三軸為雙聯(lián)軸，后三軸為三聯(lián)軸。

前軸的軸載譜近似于偏正態(tài)分布，峰值為8～9 t，占25.6%；第二軸軸重主要集中在15～25 t之間，占69.8%；第三軸有一顯著峰值為20～25 t，占46.5%；六軸一貨車四、五、六軸的軸載譜近似于偏正態(tài)分布，峰值為25～30 t。

（8）六軸二前軸與第二軸為單軸－單輪，第三軸為雙聯(lián)軸，后三軸為三聯(lián)軸。

前軸的峰值為4～5 t，第二軸的峰值為5～6 t，占39.1%；第三軸的軸重主要集中在5～20 t的范圍內(nèi)，占78.2%；第四、五、六軸的軸載譜均存在一峰值為15～20 t，占30.4%。

1.2 軸載譜分析

由于各軸型車前軸起支撐作用，軸載相對比較小，對路面結(jié)構(gòu)影響較少，而各軸型車的雙聯(lián)軸，三聯(lián)軸都不同程度超載，尤其以六軸一、六軸二最為明顯，且單軸軸重分布大多在20～25 t之間。

軸載分布范圍較寬且較為集中，大多集中在12～4 t之間，對路面結(jié)構(gòu)影響極大。運輸貨車多是運輸煤、鋼材、礦石等較重貨物，造成整車超載嚴(yán)重，因此分擔(dān)到各個軸的軸重都較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于公路運輸部門規(guī)定的各種軸、輪型的軸限。

2 貨運道路交通設(shè)計

2.1 交叉口設(shè)計

貨運道路由于貨車轉(zhuǎn)彎特性與小客車不同，對交叉口設(shè)計的要求不同。根據(jù)不同車型的車速分布統(tǒng)計，可以看出貨運道路交叉口大、中、小車輛的車速分布是離散的。車速分布離散，必然會造成交通事故頻發(fā)[1]，因此，在道路寬度允許、貨車比例較高的條件下，可以考慮設(shè)置貨車專用進(jìn)口道，從空間上分離客貨交通。同時，對兼有貨運和客運功能的城市干道，可以考慮采取貨車限時放行的管制手段，從時間上分離客貨交通，以解決客貨之間的相互干擾。

在大型貨車轉(zhuǎn)彎過程中，由于其車身較長，轉(zhuǎn)彎過程中的掃掠角較大，對相交車輛的影響較大，因此在交叉口設(shè)計過程中，應(yīng)適當(dāng)加大轉(zhuǎn)彎半徑，同時對相交道路的道路渠化進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)大型貨車轉(zhuǎn)彎特性。

2.2 道路線形設(shè)計

道路線形包括了道路的直線段、平曲線段以及縱曲線等。

對于大型貨車，其加減速性能較差，在前進(jìn)過程中，橫向擺動較大，在道路線形設(shè)計中，應(yīng)采取加大平曲線半徑，在道路渠化過程中，應(yīng)采取較寬的車道設(shè)計。

大型車輛的爬坡性能較差，對于縱向坡度較大的要降低車速已獲取更大的動力，這樣不僅影響道路的通暢，同時也容易引發(fā)交通事故，因此在道路設(shè)計階段，對于貨運道路，應(yīng)采取較小的縱坡度，以適應(yīng)貨車爬坡性能，減少重型貨車對交通流的影響。

3 筑路材料的選取

3.1 普通材料的缺陷

半剛性基層瀝青路面是我國目前高等級公路瀝青路面的主要結(jié)構(gòu)類型。

半剛性材料具有強(qiáng)度高、剛度大的特點，然而，隨著半剛性瀝青路面的大量使用，逐步發(fā)現(xiàn)半剛性瀝青路面也存在著一些嚴(yán)重的問題。其主要表現(xiàn)在：半剛性材料具有的干縮和溫縮特性，使瀝青路面不可避免產(chǎn)生反射裂縫，并容易導(dǎo)致瀝青面層的破壞；另外，半剛性基層的抗沖刷性能也較弱，易引起水損害等不利影響。

此外，我國幅員遼闊，氣候條件千差萬別，但高速公路的路面結(jié)構(gòu)形式卻過于單一，所采用的基層材料幾乎全部是半剛性材料。這種單一的路面結(jié)構(gòu)形式很難滿足不同氣候環(huán)境下的使用要求。

3.2 科學(xué)的道路級配

國外瀝青路面的瀝青層較厚，與我國半剛性基層瀝青路面相比，其下層的瀝青層部分取代了我國的半剛性基層，可以稱之為瀝青穩(wěn)定碎石基層瀝青路面。

集料級配基本上分為連續(xù)級配和間斷級配兩大類。我國的瀝青路面以連續(xù)級配為主，而我國的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)中所列出的各級配也正是采用連續(xù)級配[2]。

關(guān)于級配類型的選擇，《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：可根據(jù)實踐經(jīng)驗選用連續(xù)級配或間斷級配，當(dāng)無成功的經(jīng)驗或不能確保施工中不產(chǎn)生嚴(yán)重的離析時，通常宜采用連續(xù)級配瀝青混凝土。

東南大學(xué)的楊群在對比有關(guān)國家的瀝青穩(wěn)定基層的級配組成和我國的AC—25I和AM—30兩種級配后，得出結(jié)論：在瀝青穩(wěn)定基層的材料組成設(shè)計中，確定材料級配時，必須采用連續(xù)級配，保證足夠的細(xì)料數(shù)量，考慮施工的方便，顆粒不宜過大[3]。

綜上所述，鑒于連續(xù)級配的優(yōu)越性及我國長期以來使用連續(xù)級配的豐富經(jīng)驗，考慮到間斷級配在施工時容易出現(xiàn)離析問題，所以，對于瀝青穩(wěn)定碎石基層這樣一個大粒徑、大空隙的新的基層類型，本研究優(yōu)先考慮采用連續(xù)級配，同時在選擇級配時，應(yīng)注意盡可能利用我國現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范推薦使用的級配，或盡可能與現(xiàn)行規(guī)范靠近，以利于推廣使用[4]。

4 結(jié)論

本文從交通安全角度對貨運道路交通設(shè)計進(jìn)行研究，并從道路線形、交叉口設(shè)計、筑路材料的選取等3個方面進(jìn)行說明，對貨運道路的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

[1]高悅爾，韓皓.貨運道路平面交叉口車速特性分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009，1（188）：92-95.

[2]JTG F40—2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]楊群.高速公路瀝青穩(wěn)定基層結(jié)構(gòu)與設(shè)計方法研究[D].南京：東南大學(xué)，2001.

[4]JTG D50—2006,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范[S].