厂区道路交通调查与轴载换算方法研究

1、 1前言近年来,国际道路界有一个倍受关注的名词重任务(Heavy Duty交通,它是指道路通车后累计当量标准轴次大大超过一般水平时,路面性能衰减超常规发展的现象。在我国,对这类情况一般称之为重载交通,主要指道路上车辆轴重超过道路的规定限值,从而对路面一次性破坏较为严重的情况。在工业建设中,承载着大量物流货运的厂区道路就是典型的具有这种特点的道路,尤其像宝钢这样的特大型钢铁企业,主要物流干道上实际行驶着大量轴重超过13t的车辆,这些车辆对路面的破坏是主导性的。由于超出了公路沥青路面设计规范(JTJ D50-2004的适用范围,加上设计交通量参数的获取手段太过粗糙,路面设计与其服务对象存在着比较大

2、的偏差。面对全新重载交通道路的特征,对路面设计和养护过程中的交通调查与轴载换算方法必须做相应的外延和调整。为了提升宝钢厂区道路养护管理的专业水平,本文拟针对该厂区交通组成的特殊性,对系统原有厂区道路交通调查轴载换算方法研究与计永椿1,杨强2,陈长2(1.上海宝钢建筑维修公司,上海201901;2.同济大学道路与交通工程教育部重点试验室,上海200092摘要:根据宝钢厂区的交通特点,对大型重工业厂区道路的交通调查和轴载换算方法研究中,具体可将各类重型及超重型特种车辆重新分类,采用新的轴载换算方法确定当量轴次,并通过实例进行比较分析。该方法可用于指导宝钢厂区的道路设计和养护,也可为其他大型重工业厂

3、区道路的设计和养护提供参考。关键词:厂区道路;轴载换算;当量轴次中图分类号:U412.21文献标识码:B文章编号:1002-4786(200805-0164-03Factory Area Road Traffic Investigation and Axle LoadConversion Method ResearchJI Yong-chun1,YANG Qiang2,CHEN Zhang2(1.Shanghai Baosteel Structure Maintenance Co.,Ltd.,Shanghai201901,China;2.Key Laboratory of Road and T

4、rafficEngineering of Ministry of Education,Tongji University,Shanghai200092,ChinaAbstract:According to the traffic characteristics in the factory area of Baosteel Company,the paper studies the method of traffic investigation and axle load conversion for the road in heavy manufacturing factory area.T

5、he author re-classifies heavy lorry and superheavy lorry,and calculates equal single axle load(ESALwith new conversion method.Comparison is made integrating the examples.The method in this paper can be used as the guidance of road design and maintenance in the factory area of Baosteel factory, and c

6、an also be referred for other heavy manufacturing factories.Key words:road of factory area;axle load conversion;equal single axle load(ESAL164 表1宝钢厂区主要特种车辆的参数车型总重(kg前轴轴重(kg后轴轴重(kg后轴轴重(kg接地压(kg/cm2*日野80t牵引车228705000178706.41 *60t全挂拖车(12m平台7600038000380006.93 60t全挂拖车(16m平台7900039500395007.04 60t全挂拖车(凹

7、型平台7820039100391007.02 36t容器翻斗车581101301022550225506.29日野30t翻斗车49800980020000200008.00奔驰28t翻斗车450001000017500175007.20 72t升降翻斗车1093172494842185421858.30德国产60t升降倾翻车8400021000kg/轴×4轴5.25德国产90t升降框架车11900023800kg/轴×5轴5.95 *德国产120t升降倾翻车158*kg/轴×7轴5.64德国产140t升降框架车180*kg/轴×6轴6.67表2纬5路路段

8、小时交通量统计表<2t2t10t10t30t全挂拖车框架车合计13:3014:30831514152129 14:3015:30771022189136小计16025363311265车型时间的交通量采集方法进行修改,使之既要符合宝钢道路管理的要求,便于使用人员的掌握和操作,同时也为其他大型重工业厂区道路的设计和养护提供参考。2宝钢厂区道路交通概况宝钢属特大型钢铁工业企业,目前每年钢产量达1500多万吨,厂区占地面积达20多平方公里,道路面积约为290多万平方米,钢铁产成品道路运输量占厂区总交通量的70%以上,厂区道路以大型载重车交通为主。2.1宝钢运输车辆概况20世纪中后期宝钢产能大幅

9、度提升,为了满足产成品运输的需求,随着机械装备业的迅速发展,引进了大量的特种车辆。这些运输车辆的主要特征是大型化、多轴化和超重化,其中最典型的就是德国产140t框架车,自重达48t,满载总重达180t。宝钢运输部提供的厂内现有特种汽车外廓尺寸及接地压等参数表 中列举了宝钢厂区部分主要特种车辆的一些主要参数,见表1。2.2宝钢交通概况因前期交通基础数据量的缺乏,本文仅以2003年厂区纬5路的经5路至经6路路段的交通统计数据为对象进行分析(如表2和图1所示。从多年来道路养护巡视管理观察的情况来看,厂区主干道高峰时段交通流量约为100辆/h150辆/h,可见宝钢厂区道路路段交通总量不大,但大于10t

10、以上的重载车、特种车所占比例较大,达35%以上,而且这其中30t以上的特种车辆达50%以上。因此,在缺乏相关资料的情况下,如何结合道路管理的需要,较为快捷、方便、准确地统计路段交通量信息,并合理地对各类10t以上的重载车进行轴载换算,对路面养护的科学决策和分析有着十分重要的意义。3路段交通调查与分析3.1各种车辆分类在交通调查中,一般将车辆分为八类:大型货车、中型货车、小型货车、大型客车、小型客车、拖挂车、集装箱、大中型拖拉机。车辆具体所属分类,则应根据其轴数、轴载、轮距、轴距和总重等各类技术参数而定。在宝钢厂区运输车辆中,车型繁多复杂,除上述提到运输部的特种车辆外,还有其他如废弃物、废钢、资

11、材备件等物资运输单位使用的大吨位货车和超重特种车辆。此时若仍按原有方法对车辆进行分类,显然是行不通的。另外如对厂区各类运输车辆的技术数据采取详细调查的方法,不仅需耗费大量的人力和时间,而且该项工作的专业性较强,最终还可能会造成难以分类或分类较多的问题,不利于后期操作人员方便快捷的运用。因此,车辆分类需针对上述现有宝钢厂区运输车辆的特征,比如针对框架车、60t平板车等特种车有关容易辨认、超重较多和所占比例较大的特点,可以考虑单独分类,至于其他运输车辆则可结165 表3由一般轴载换算方法所得计算结果序号车型分类代表车型分类平均小时交通(辆平均轴载换算系数等效轴载次数(次1中型货车黄河JN-1501

12、30.11951.55 2大型货车黄河JN-253180.826014.87 3拖挂车60t全挂拖车168.2410131.864拖挂车德国产120t升降框架车68.241049.45合计197.73表4由本文轴载换算方法所得计算结果序号代表车型小时交通(量轴载(kN轴载换算系数等效轴载次数(次前轴后轴1黄河JN-1501349(单轴单轮101.6(单轴双轮1.35817.6542黄河JN-2531855(单轴单轮2×66(双轴双轮0.83615.0483牵引车+60t挂拖车1650(单轴单轮178(双轴双轮24.154386.464合计3374.7964120t升降框架车6226(

13、5轴单轮2轴双轮340.4292042.574380(双轴四轮380(双轴四轮57.066913.056合厂区运输车辆的特点仍采用原有方法进行分类。可将厂区车辆总体分为六类:小型客车、小型货车、中型货车、大型货车、全挂拖车、框架车。3.2轴载换算公式在轴载换算中,除小型客车和小型货车(总重2t以下可忽略不计外,还需针对其他四类车辆合理选择代表车型,并以100kN的标准进行计算。根据上述厂区的道路交通特征,代表车型可分别选取:中型货车-黄河JN-150、大型货车-黄河JN-253、全挂拖车-60t全挂拖车、框架车-德国产120t 升降框架车。我国现行行业标准公路沥青路面设计规范(JTJ D50-

14、2004的轴载换算公式为:N=C1C2n1P iP"#4.35(1式中:N标准轴载的当量轴次(次/日;n1各种被换算汽车的作用次数(次/日;P标准轴载(kN;P i各种被换算车型的轴载(kN;C1轮组系数,双轮组为1,单轮组为6.4,四轮组为0.38;C2轴数系数。式(1主要用于设计弯沉值及沥青层层底拉应力的验算,且仅适用于单轴轴载小于130kN的各种车型的轴载换算,而事实上全挂拖车等特种车辆轴载均大于130kN,这给选用上述公式带来了困难。理论上,特种车的轴载都属超重范畴,但轮压均小于0.7MPa,故而不属于超载,且框架车为46轴的多轴车,对路面面层受力比超载有利。因此,在目前无成

15、熟理论依据的条件下,结合厂区纬5路、经6路等主干道主要损坏为车辙的现象,依据有关研究1针对轴载大于100kN的特种车,可选择基于车辙等效的重载轴载换算指数5.5,即以下轴载换算公式:N=C1C2n1P1P"$5.5(23.3其他因素除以上所述外,交通量增长率、轮迹横向分布系数等其他因素对交通量统计数据的拟合性也有一定影响。其中厂区交通量增长率与企业生产产能、项目建设等两大因素有关,而近年来宝钢的钢铁产能已趋于稳定,项目建设的厂址也主要位于规划的新厂区,这些对老厂区的路网交通量影响很小。因此,对厂区的交通量增长率一般目前暂不考虑。宝钢厂区主干道为双向单车道形式,车道宽5m,与城市道路一

16、般最大宽度4m有明显的不同,而宝钢以平板车、框架车等为例的特种车宽度达3m,综合考虑有关理论2,轮迹横向分布系数取中值0.4。4两种方法实例比较本文仍依据纬5路路段交通统计数据,除小型客车和小型货车忽略不计外,分别按一般方法和本文建议的方法进行实例计算,比较路段小时交通量的等效轴载次数(以100kN为标准轴载。4.1按一般方法计算以同济大学孙立军教授在沥青路面结构行为理论中建议的车辆分类和平均轴载换算系数为依据进行计算,结果见表3。4.2利用本文推荐的方法计算根据本文所推荐的方法进行计算,结果见表4。166 4.3计算结果比较对比以上两种方法的计算结果,二者相差17倍之多,这对道路管理辅助决策

17、和路面分析将起到决定性的影响,因此根据宝钢厂区的交通特点,必须对原系统中有关交通量统计的方法进行修改和完善。5结语本文在原道路管理交通量数据统计方法的基础上,结合宝钢厂区交通特点和相关理论,在车辆分类和轴载换算系数等方面提出了新的方法,相对原有方法,新方法对于重载厂区道路等效轴载作用次数的估测更加合理,可用于指导重载厂区道路的设计和养护。不过鉴于新方法还只是建立在少量基础交通数据和一些不太成熟的理论依据的基础上,可能存在某些偏颇和不足,因此有待深入的研究,以得到不断的完善和改进。参考文献1颜利,周晓青,李宇峙,邵腊庚.基于直道足尺车辙试验的沥青路面重载轴载换算方法研究J.公路交通科技,2006

18、,23(3:35-39.2邓学钧,等.路面设计原理与方法M.北京:人民交通出版社,2001.3孙立军,等.沥青路面结构行为理论M.上海:同济大学出版社,2003.作者简介:计永椿(1974-,男(汉族,工学学士,工程师(道桥技术专业,现任职于上海宝钢建筑维修公司,1996年毕业于上海城市建设学院;杨强(1984-,男(汉族,湖南岳阳人,工学学士,现为上海同济大学交通运输工程学院道路与机场工程系在读硕士研究生,研究方向为路基路面工程,路面维护管理;陈长(1977-,男(汉族,讲师,现任教于同济大学交通运输工程学院道路与机场工程系。收稿日期:2007-08-23!沥青路面现场热再生技术在京福高速公路曲阜段的应用闫新亭1,