廣西地區(qū)普通公路交通流量特征及其影響研究

黃 慧，馮永平，何金蘭，謝沛蓉

(1.廣西公路技工學(xué)校，廣西 南寧 530023；2.廣西壯族自治區(qū)沿海公路管理局，廣西 欽州 535000)

?

廣西地區(qū)普通公路交通流量特征及其影響研究

黃 慧1，馮永平2，何金蘭1，謝沛蓉1

(1.廣西公路技工學(xué)校，廣西 南寧 530023；2.廣西壯族自治區(qū)沿海公路管理局，廣西 欽州 535000)

文章調(diào)查研究了廣西地區(qū)普通公路與高速公路的交通運(yùn)行特征差異，并通過(guò)交通量大數(shù)據(jù)調(diào)查，分析了廣西地區(qū)普通公路主要國(guó)省干道的交通等級(jí)水平及重載交通對(duì)普通公路使用性能的影響，同時(shí)結(jié)合普通公路建設(shè)與維修的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等實(shí)際條件，提出了綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素的結(jié)構(gòu)與材料組成設(shè)計(jì)的適用性技術(shù)建議，為廣西地區(qū)普通公路建養(yǎng)、設(shè)計(jì)、施工等單位提供參考。

普通公路；交通流量；大數(shù)據(jù)；交通水平；重載；路面結(jié)構(gòu)；應(yīng)對(duì)措施

0 引言

交通特征、氣候、地形地質(zhì)條件是影響道路結(jié)構(gòu)與材料在運(yùn)營(yíng)期服役性能變化的最主要外在因素，是評(píng)價(jià)路面結(jié)構(gòu)選擇與材料組成設(shè)計(jì)是否合理、適用的重要因素，因此，充分研究并獲取一個(gè)地區(qū)的交通、氣候、地形地質(zhì)條件特征是指導(dǎo)路面結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)的重要工作。一般來(lái)講，氣候、地形地質(zhì)條件是一個(gè)地區(qū)相對(duì)穩(wěn)定的地方屬性特征，而交通特征相對(duì)復(fù)雜、可變因素較多，通過(guò)大數(shù)據(jù)調(diào)查掌握一個(gè)地區(qū)的交通流量特征對(duì)指導(dǎo)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義。因此本文通過(guò)研究分析廣西地區(qū)普通公路交通流量特征，通過(guò)交通量大數(shù)據(jù)調(diào)查，對(duì)廣西地區(qū)主要國(guó)省干道的交通等級(jí)進(jìn)行了劃分，結(jié)果表明廣西地區(qū)主要國(guó)省干道重交通及特重交通特征明顯，分析了重載交通對(duì)路面結(jié)構(gòu)與材料的影響，并針對(duì)廣西地區(qū)實(shí)際情況提出了相應(yīng)對(duì)策，可為廣西地區(qū)普通公路路面結(jié)構(gòu)與材料組成優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。

1 普通公路交通流量特征

由于普通公路與高速公路在運(yùn)輸功能及作用定位等方面明顯不同，使得普通公路與高速公路交通運(yùn)行條件差異性較大，尤其是在交通流量分布特征上也有明顯不同，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)交通網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散性：高速公路多為國(guó)家或省級(jí)干線，運(yùn)輸區(qū)域廣，交通延伸性大；路網(wǎng)公路多為省道或省內(nèi)縣市干線，交通運(yùn)輸流通循環(huán)區(qū)域較小。

(2)交通量特征：一般情況下，高速公路交通量要大于路網(wǎng)公路交通量，且重載交通明顯，然而近幾年路網(wǎng)公路重載交通特征逐漸凸顯。另外，相比云南、貴州、湖南等周邊省區(qū)，廣西地區(qū)大多數(shù)普通公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)情況及整體路況良好，良好的運(yùn)輸條件使廣西普通公路吸引了大量交通流，因此使廣西主要國(guó)省干道重型貨車(chē)通行量較大。

(3)交通運(yùn)行特征：高速公路的交通渠化特征要比普通公路明顯，且高速公路的行車(chē)速度明顯大于普通公路的行車(chē)速度。

(4)貨車(chē)通行特征：由于高速公路貨車(chē)通行費(fèi)用遠(yuǎn)高于普通公路通行費(fèi)用，在物流運(yùn)輸成本影響下，根據(jù)運(yùn)輸貨物特性的不同，普通干線公路分流了一大部分貨車(chē)流量。高速公路大型貨車(chē)運(yùn)輸貨物一般具有運(yùn)輸時(shí)間短、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、貨物貴重、對(duì)路況要求高(防碰、防顛簸等)、對(duì)安全性要求高等特征，如運(yùn)輸綠色農(nóng)產(chǎn)品、運(yùn)輸車(chē)輛、運(yùn)輸?；芳百F重的大型大宗貨物；而普通公路分流的貨車(chē)流具有中低價(jià)值貨物、超重貨物、短途距離運(yùn)輸、受路況運(yùn)輸性能影響小等特點(diǎn)。另外由于高速公路與普通公路對(duì)超重車(chē)的收費(fèi)及管理處罰力度不同，普通公路中的大型貨車(chē)單車(chē)載重量更大，一般都會(huì)超重超載，如普通公路運(yùn)輸中常見(jiàn)水泥運(yùn)輸車(chē)、砂石料運(yùn)輸車(chē)等。

(5)普通公路國(guó)省干道沿線分布的大型廠礦、大型重工企業(yè)、砂石場(chǎng)的重載超重特征十分明顯，在路面設(shè)計(jì)中應(yīng)予以重點(diǎn)關(guān)注。

(6)隨著普通公路取消收費(fèi)，受高速公路收費(fèi)高等物流運(yùn)輸成本影響，國(guó)省干道的重載交通壓力會(huì)越來(lái)越大，因此在普通公路路面結(jié)構(gòu)與材料組成設(shè)計(jì)中應(yīng)給予重視，以適應(yīng)重載交通的分布特征及變化。

2 廣西國(guó)省干道交通等級(jí)劃分

2.1 重型貨車(chē)通行量調(diào)查

在道路上行駛的多種車(chē)輛的組合中，重型貨車(chē)與大客車(chē)起決定作用，輕型貨車(chē)與中小客車(chē)影響很小，在交通量調(diào)查中可以不計(jì)。根據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中交通等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)各種貨車(chē)每日每車(chē)道交通量>1 500輛時(shí)屬于重交通，>3 000輛時(shí)屬于特重交通。因此，本文通過(guò)對(duì)廣西地區(qū)普通公路典型路段進(jìn)行24 h斷面交通流量大數(shù)據(jù)調(diào)查，研究分析了廣西地區(qū)主要干道交通總量和重型貨車(chē)通行量，并以此進(jìn)行了交通等級(jí)劃分，如表1所示。

表1 廣西地區(qū)重型貨車(chē)通行分布特征調(diào)查結(jié)果表

由表1可知，普通公路中主要國(guó)省干道重型貨車(chē)通行量達(dá)到重交通甚至特重交通水平。因此，路網(wǎng)公路在建設(shè)或大中修工程中，應(yīng)充分考慮路段內(nèi)的交通量水平，必要時(shí)適當(dāng)增加工程資金，優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)組合與材料組成設(shè)計(jì)，以提高普通公路路面結(jié)構(gòu)與材料的重載交通適應(yīng)性。

2.2 軸載換算及交通等級(jí)劃分

根據(jù)對(duì)路網(wǎng)公路貨車(chē)通行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)調(diào)查，路網(wǎng)公路通行的大型貨車(chē)類(lèi)型多樣，既有中大型貨車(chē)，又有超大型貨車(chē)(如雙聯(lián)軸、三聯(lián)軸等)。在本次交通流量觀測(cè)時(shí)，統(tǒng)計(jì)了重型貨車(chē)總通行量，但未進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地軸載稱(chēng)重。因此，本文為計(jì)算累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次，根據(jù)對(duì)典型路段的交通調(diào)查與經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)充分考慮全部貨車(chē)類(lèi)型及超重影響，在進(jìn)行軸載換算時(shí)將貨車(chē)代表車(chē)型預(yù)估為黃河JN360(3軸)。

根據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范以雙輪組單軸載100 kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力對(duì)應(yīng)的累計(jì)當(dāng)量軸次，計(jì)算公式如下：

N=∑C1C2ni(Pi/P)4.35

(1)

式中：N——標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次(次/日)；

ni——被換算車(chē)型的各級(jí)軸載作用次數(shù)(次/日)；

P——標(biāo)準(zhǔn)軸載(kN)；

Pi——被換算車(chē)輛的各級(jí)軸載(kN)；

C1——軸數(shù)系數(shù)；

C2——輪組系數(shù)。

本次軸載換算中的計(jì)算參數(shù)如表2所示。

表2 代表車(chē)型軸載換算參數(shù)表

備注：軸載<25 kN的軸載作用不計(jì)

(2)

根據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，采用公式(2)預(yù)測(cè)廣西地區(qū)普通公路未來(lái)10年的標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次。計(jì)算中取車(chē)道系數(shù)為0.7，以2011年實(shí)測(cè)交通量為基準(zhǔn)(初始年份)，交通量年平均增長(zhǎng)率為8%，預(yù)估2011-2021年的累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 廣西地區(qū)主要國(guó)省干道重載交通分布表

由表3可知：(1)廣西地區(qū)主要國(guó)省干道重載交通水平嚴(yán)峻，大部分國(guó)道交通量水平達(dá)到或接近特重交通水平；(2)按軸載換算累計(jì)當(dāng)量軸次交通等級(jí)劃分優(yōu)于按重型貨車(chē)自然通行量進(jìn)行等級(jí)劃分；(3)由于現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范軸載換算僅適用于軸載<130kN的情況，還無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)估軸載>130kN超載車(chē)輛的軸載換算結(jié)果，表3軸載換算交通等級(jí)劃分是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算而來(lái)，未考慮超載影響，而實(shí)際普通公路上尤其是靠近大型砂石廠礦、河道港口等物流運(yùn)輸特征明顯的干道上超載車(chē)輛占比仍然很高。因此在路面設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮超載對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)充分論證下，可適當(dāng)提高按標(biāo)準(zhǔn)軸載換算獲得的交通等級(jí)。

3 重載交通影響與對(duì)策

3.1 重載對(duì)水泥路面的影響與對(duì)策

廣西地區(qū)由于石灰?guī)r及其水泥資源豐富，水泥路面在廣西地區(qū)公路中尤其是普通公路中得到了良好的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，廣西地區(qū)水泥路面大部分都能使用8～10年及以上并未進(jìn)行大中修。水泥路面的重載交通適應(yīng)性較強(qiáng)，發(fā)揮了其良好的抗壓特性，但隨著重載交通的增長(zhǎng)，水泥路面的斷板在運(yùn)營(yíng)期間會(huì)越來(lái)越多，主要是受基層脫空或下承層不穩(wěn)固，面板承受了較大的動(dòng)荷載下的彎拉應(yīng)力，在重載振動(dòng)效應(yīng)下面板發(fā)生斷裂?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，相同結(jié)構(gòu)下，重載交通越明顯水泥路面斷板率越高，如G209線某段，上下行雙向重載交通差異明顯，上行方向重車(chē)滿(mǎn)載多，下行方向貨車(chē)空載多，導(dǎo)致上行方向水泥路面斷板、破碎板等病害大幅度超出下行方向的路面病害。鑒于水泥路面在廣西地區(qū)的適用性良好，且水泥路面對(duì)重載交通具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等條件綜合考慮下，一是可采用復(fù)合式路面，新建水泥路面+至少4cm以上的瀝青面層；二是可采用分期修建方式，初期施工水泥路面運(yùn)營(yíng)5～10年，在水泥路面使用性能尚未明顯下降情況進(jìn)行瀝青面層罩面(>4cm)處理。

3.2 重載對(duì)瀝青路面的影響與對(duì)策

由于廣西地區(qū)夏季炎熱高溫多雨，重載交通對(duì)瀝青路面的影響更加突出，尤其是廣西地區(qū)普通公路瀝青路面瀝青層厚度普遍偏薄(4～7cm)，已有路況調(diào)查表明，廣西地區(qū)瀝青路面病害以車(chē)轍、反射裂縫、疲勞開(kāi)裂為主，均與重載交通荷載作用密切相關(guān)。因此，為提高廣西地區(qū)瀝青路面的重載交通適應(yīng)性應(yīng)做到：(1)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上適當(dāng)提高瀝青面層厚度，半剛性基層瀝青面層厚度宜控制≥10cm，剛性基層復(fù)合式路面瀝青面層厚度宜控制≥4cm；(2)可采用優(yōu)化型大粒徑級(jí)配碎石基層+至少10cm的瀝青面層結(jié)構(gòu)。在充分壓實(shí)的情況下，利用大粒徑級(jí)配碎石良好的骨料嵌擠作用，并具有一定的排水功能，可降低行車(chē)作用下的變形和永久變形，為上部瀝青面層提供足夠的承載能力；(3)在工程經(jīng)濟(jì)成本允許情況下，采用柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，柔性基層采用約10cm厚ATB類(lèi)瀝青穩(wěn)定碎石，面層采用4～5cm的AC類(lèi)瀝青混凝土；(4)在材料組成設(shè)計(jì)上，增強(qiáng)瀝青混合料的高溫、重載抗變形能力，可采用改性瀝青膠結(jié)料和骨架嵌擠密實(shí)型級(jí)配等技術(shù)措施提高瀝青混合料的抗變形能力。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)大數(shù)據(jù)交通量調(diào)查研究，分析了廣西地區(qū)普通公路的交通運(yùn)行特征，研究了廣西地區(qū)普通公路主要國(guó)省干道的交通等級(jí)水平，得到如下結(jié)論與建議：

(1)本文調(diào)查分析表明，廣西地區(qū)普通公路主要國(guó)省干道大部分達(dá)到重交通及特重交通水平，尤其是隨著普通公路取消收費(fèi)，普通公路重載交通特征將會(huì)越來(lái)越凸顯，普通公路路面結(jié)構(gòu)與材料的抗重載問(wèn)題會(huì)越來(lái)越突出。

(2)大型、重型、特大型貨車(chē)在普通公路交通流量中比例較大，尤其是普通公路沿線分布大型砂石場(chǎng)、廠礦、航道碼頭等重載交通運(yùn)輸通道的路段中，重載交通對(duì)路面結(jié)構(gòu)與材料的損害大，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次換算中應(yīng)考慮超重超載貨車(chē)的影響，并在路面結(jié)構(gòu)與材料組成設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(3)基于普通公路建養(yǎng)、維修工程的資金投入問(wèn)題，為提高重交通、特重交通路線的路面結(jié)構(gòu)與材料的適應(yīng)性，延長(zhǎng)普通公路使用壽命，減少普通公路全壽命周期內(nèi)的資金投入，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、使用壽命等因素，提出修建復(fù)合式路面或分期式修建復(fù)合式路面、適當(dāng)增厚瀝青面層厚度、采用柔性基層或大粒徑級(jí)配碎石基層、采用改性瀝青膠結(jié)料和骨架嵌擠密實(shí)型級(jí)配等技術(shù)措施，以滿(mǎn)足普通公路主要國(guó)省干道適應(yīng)日益增長(zhǎng)的重載交通需求。

[1]梁麗榕，鄧堅(jiān)平，黃 慧.廣西路網(wǎng)公路瀝青路面病害調(diào)查及分析[J].西部交通科技，2011(11)：15-20.

[2]張洪剛，黃 慧，岳愛(ài)軍.不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的舊路改造升級(jí)瀝青罩面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)研究[J].公路工程，2013(1)：129-132.

[3]蘇應(yīng)全，馮永平，周志剛，等.碎石基層瀝青路面性能非線性分析[J].公路與汽運(yùn)，2015(3)：88-91.

[4]周志剛，孫緒康，馮永平，等.廣西重載交通下瀝青路面結(jié)構(gòu)[J].長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012(2)：1-6.

[5]鄧學(xué)鈞，黃曉明.路面設(shè)計(jì)原理與方法[M].北京：人民交通出版社，2001.

[6]鄧學(xué)鈞.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2000.

Study on Traffic Flow Characteristics and Its Impact of Ordinary Highway in Guangxi Region

HUANG Hui1，F(xiàn)ENG Yong-ping2，HE Jin-lan1，XIE Pei-rong1

(1.Guangxi Highway Technical School，Nanning，Guangxi，530023；2.Guangxi Coastal Highway Administration，Qinzhou，Guangxi，535000)

This article investigated and studied the traffic operation characteristics differences between ordinary highways and expressways in Guangxi region，and through the investigation of traffic flow large data，it analyzed the traffic grade level of major national and provincial highways in Guangxi ordinary highways as well as the influence of heavy load traffic on the road performance of ordinary highways，and then combined with the actual economic and technical conditions of ordinary highway construction and maintenance，it proposed applicable technical recommendations for the structure and material composition design considering the economic，technological and other factors，which can provide reference for construction and maintenance，design，construction and other units of ordinary highways in Guangxi region.

Ordinary highway；Traffic flow；Large data；Traffic level；Heavy load；Pavement structure；Countermeasures

U491.1+11

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.09.003

1673-4874(2016)09-0009-04

2016-08-02

黃 慧(1984—)，碩士，工程師，研究方向：公路結(jié)構(gòu)與材料性能、公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)等；

馮永平(1967—)，高級(jí)工程師，研究方向：公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理；

何金蘭(1986—)，碩士，講師，研究方向：公路結(jié)構(gòu)與材料性能、養(yǎng)護(hù)等；

謝沛蓉(1988—)，助理工程師，研究方向：公路結(jié)構(gòu)與材料性能、養(yǎng)護(hù)等。

廣西交通科技項(xiàng)目“廣西路網(wǎng)公路路面結(jié)構(gòu)適用性研究”(批準(zhǔn)號(hào)：20122636)