遼寧省高速公路交通量特性分析

冷 雪

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 沈陽市 110166)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，高速公路運(yùn)輸需求增長(zhǎng)迅速。特別是隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)的形成和高速公路長(zhǎng)距離大通道的貫通，網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)和通道效應(yīng)得以體現(xiàn)，交通需求進(jìn)一步快速增長(zhǎng)的要求更為強(qiáng)烈[1]。為充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的作用，提高干線公路的資源利用效率，以存量調(diào)動(dòng)增量的方式，提高公路網(wǎng)整體通行能力和服務(wù)水平，這也是交通結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化的必然要求，對(duì)促進(jìn)公路交通的可持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。因此，有必要對(duì)遼寧省不同地區(qū)高速公路交通量和交通荷載數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而更客觀和精確地反映交通量及荷載特性，為高速公路通行能力、交通特性分析和路面結(jié)構(gòu)精確化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。

1 交通量分布特性

研究中的交通量數(shù)據(jù)來源于遼寧省高速公路路網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)，包括路線交通量和路段交通量，收集了2010年-2016年遼寧省高速公路路網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)，對(duì)交通量的組成進(jìn)行分析。

1.1 交通量的變化情況

統(tǒng)計(jì)2010年-2016年全省高速公路路網(wǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)[3]中規(guī)定，將不同收費(fèi)車型轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)車型，結(jié)果見表1。

由表1可以看出，除2015年外，全省高速公路交通量呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2010年全省高速公路年平均日交通量為231944輛/日，2011年為282706輛/日，增長(zhǎng)率為21.89%，增長(zhǎng)較為明顯。2012年-2016年，增長(zhǎng)率呈現(xiàn)放緩趨勢(shì)。其中，2015年，受經(jīng)濟(jì)下行的影響，全省高速公路交通量呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但2016年交通量有所回升。對(duì)2010年-2016年遼寧省高速公路部分路段年平均日交通量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見圖1。

表1 遼寧省高速公路2010年-2016年交通量統(tǒng)計(jì)表

從圖1可以看出，遼寧省高速公路路段交通量的平均增長(zhǎng)率呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，與整個(gè)路網(wǎng)交通量增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)一致。

1.2 交通量的組成特點(diǎn)

統(tǒng)計(jì)遼寧省高速公路2010年-2016年路段交通量組成，如表2所示，可以看出，中小型車比重最大，達(dá)到了60%以上。由于受出行方式的多樣化，大客車的比例最小，小客車大體呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，遼寧省高速公路大貨車的比例呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，其他車型比重基本無明顯的變化。

表2 車型比例變化情況統(tǒng)計(jì)表

1.3 交通量的月變化特點(diǎn)

一年內(nèi)各月交通量的變化稱為月變化，年平均日交通量與月平均日交通量之比，稱為交通量的月變系數(shù)(或稱月不平均系數(shù)、月?lián)Q算系數(shù))，如式(1)所示。

(1)

式中，K為當(dāng)月天數(shù)，有30d、29d、31d和28d，年則有平年(365d)和閏年(366d)，MADT為月平均日交通量，如式(2)所示。

(2)

由圖2可以看出，交通量在不同月份的分布有較大差別，12月、1月、2月的月變化系數(shù)最大，說明氣候寒冷和春節(jié)對(duì)出行車影響較大，該3月的交通量為一年中最小的三個(gè)月；而7月-10月的月變系數(shù)最小，該時(shí)間段為主要的運(yùn)輸期，與此同時(shí)，該時(shí)間段瀝青路面結(jié)構(gòu)受溫度影響處于敏感時(shí)期，因此對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)層來說是重要考驗(yàn)。

1.4 交通量小時(shí)分布系數(shù)

交通量小時(shí)分布系數(shù)是指各個(gè)小時(shí)的交通量占每日交通量的百分比。由圖3可以看出，交通量高峰期主要分布于12:00-18:00之間，該區(qū)間累計(jì)交通量占全天總交通量的30%以上；全天交通量主要分布在11:00-21:00之間，該區(qū)間占全天交通量總和的50%以上。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，各類車輛的小時(shí)分布系數(shù)差別較大，客車交通主要發(fā)生在白天，而有相當(dāng)數(shù)量的貨車則是在夜間行駛。

1.5 方向系數(shù)

交通量方向系數(shù)主要用來描述特定的行駛方向上的交通量在雙向總交通量中所占的百分比，通常指交通量較大方向上的百分比。遼寧省典型高速公路路段方向系數(shù)如表3所示。

表3 方向系數(shù)統(tǒng)計(jì)

由表3可知，遼寧省高速公路交通量方向系數(shù)主要集中在50%～60%之間，且主要集中于0.51～0.55之間，表明交通量在兩個(gè)方向上差別并不是很大。《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2017)[4]中推薦的方向系數(shù)區(qū)間為0.50～0.60之間，美國(guó)AASHTO2002[5]中的方向系數(shù)推薦區(qū)間為0.50～0.80，說明研究中各路線的方向系數(shù)區(qū)間介于以上兩推薦區(qū)間之中。

1.6 車道系數(shù)

車道分布系數(shù)描述了某個(gè)行車方向上12型及以上車輛在各個(gè)車道上的分布比例，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將最大的分布比例稱為車道分布系數(shù)。表4為我國(guó)及國(guó)外典型路面設(shè)計(jì)方法中車道系數(shù)的推薦值。遼寧省高速公路車道系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5所示。

表4 各設(shè)計(jì)方法中車道系數(shù)的推薦值(%)

表5 車道系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(%)

對(duì)于兩車道高速公路，所研究的高速公路車道系數(shù)的實(shí)測(cè)值明顯地小于AASHTO 2002的推薦值，這是由于我國(guó)卡車司機(jī)的駕駛習(xí)慣造成的，表明我國(guó)卡車司機(jī)會(huì)更多地占用超車道。對(duì)于3車道的高速公路，卡車則可較均勻地分布在外側(cè)兩個(gè)車道上，表7中的數(shù)據(jù)反映了這一情況；對(duì)于4車道道路，目前主要是高速公路，卡車主要在外側(cè)三個(gè)車道上行駛。為更客觀地反映現(xiàn)場(chǎng)情況，本項(xiàng)目中以此作為一個(gè)分類依據(jù)，分別給出車道系數(shù)。綜合以上分析，遼寧省高速公路車道系數(shù)的推薦值如表6所示。

表6 遼寧省高速公路車道分布系數(shù)

2 交通荷載分布特性

目前，遼寧省高速公路上實(shí)行了聯(lián)網(wǎng)計(jì)重收費(fèi)，這為研究提供了重要的數(shù)據(jù)來源。分別提取了10個(gè)典型收費(fèi)站的數(shù)據(jù)，并將典型收費(fèi)站采集數(shù)據(jù)進(jìn)行交通荷載特性的統(tǒng)計(jì)分析。

2.1 車型分布系數(shù)

車型分布系數(shù)指的是各種類型車輛在總體車輛中所占的百分比。通過對(duì)車型分布系數(shù)的的研究可以總體上了解各路線的交通組成情況，對(duì)路線的服務(wù)功能定位和交通組織是十分關(guān)鍵的。車型分布系數(shù)是軸載計(jì)算的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是重要參數(shù)。車型分布系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7。

表7 車輛類型分布系數(shù)

由表7可以看出，遼寧省各條高速公路的交通量相差較為懸殊，各收費(fèi)站之間不同車型比例也有很大的不同。萬家站、錦州站和毛家店站的貨車比例相對(duì)較高，其車型組成和車型比例較為相似，說明該3個(gè)收費(fèi)站的交通組成中大部分為貨車，過往車輛以運(yùn)輸資源、大件商品為主，這與其貨運(yùn)服務(wù)對(duì)象較為相符。大連站、沈陽站、蘇家屯站的大客車和整體式貨車分布比例較高，說明該三個(gè)收費(fèi)站的車輛主要以客運(yùn)和小件貨運(yùn)為主，尤其以沈陽收費(fèi)站最為明顯。因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需根據(jù)不同路段交通荷載特性單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 軸數(shù)系數(shù)

平均軸數(shù)也稱軸數(shù)系數(shù)，指的是某一類車型中該種軸型總數(shù)與車輛總數(shù)的比值，表示各類車輛中不同軸型(單軸單胎、單軸雙胎、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸)的平均軸數(shù)，見式(3)。

(3)

式中：NAPTmi—m類車輛中i種軸型的平均軸數(shù)；

NAmi—m類車輛中i種軸型總數(shù)；

NTm—m類車輛總數(shù)；

i—1～7類軸型；

m—2～11類車。

根據(jù)遼寧省高速公路計(jì)重收費(fèi)數(shù)據(jù)，對(duì)車輛軸型的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析。對(duì)所采集的軸型數(shù)據(jù)按照不同軸型進(jìn)行區(qū)別統(tǒng)計(jì)，根據(jù)高速公路計(jì)重收費(fèi)數(shù)據(jù)中實(shí)測(cè)的軸數(shù)數(shù)據(jù)，得到遼寧省高速公路范圍內(nèi)的軸數(shù)系數(shù)參考值，結(jié)果如表8所示。

表8 遼寧省高速公路軸數(shù)系數(shù)推薦值

以上軸數(shù)系數(shù)的選取應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況，結(jié)合道路使用功能及服務(wù)對(duì)象確定軸數(shù)系數(shù)，通常情況下重載交通取高值，中輕荷載交通宜取中、低值。

3 結(jié)論

(1)2010年-2016年，全省高速公路交通量呈現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其增長(zhǎng)率約在20%左右。小客車大體呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)；大貨車的比例呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。

(2)全年高速公路交通量高峰期主要出現(xiàn)在6～10月份，該區(qū)間為遼寧省氣溫最高時(shí)段，荷載對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響最為顯著，高溫性能指標(biāo)需予以重視。

(3)交通量高峰期主要分布于12:00～18:00之間，該區(qū)間累計(jì)交通量占全天總交通量的30%以上，客車交通主要發(fā)生在白天，而有相當(dāng)數(shù)量的貨車則是在夜間行駛。

(4)遼寧省高速公路交通量方向系數(shù)主要集中在50%～60%之間，且主要集中于0.51～0.55之間。

(5)通過對(duì)典型路段交通量和交通荷載進(jìn)行觀測(cè)分析，得出遼寧省高速公路不同車道數(shù)的車道系數(shù)和軸數(shù)系數(shù)的推薦值。