基于動態稱重的地磅高速公路典型軸載譜分析

介紹了動態地磅稱重系統的安裝和標定，基于山東青臨高速公路主線安裝的動態稱重系統的實測數據，分析不同軸型的軸載分布特點，得到了山東省高速公路典型軸載譜。

引言

軸載是車輛荷載對路面造成損壞的關鍵因素。目前，在路面結構設計方法中，有兩種交通荷載的描述方法。一種是累積當量標準軸次( ESALs) 法，該方法用標準軸載進行力學計算，如我國以單軸雙輪組100 kN 為標準軸載，將不同重量的軸載按照一定的原則進行等效換算 。超載作用通過軸載換算來考慮，但軸載換算公式是根據有限的試驗段數據分析回歸得到的 。另一種是用車輛軸載譜和車輛組成描述，該方法用實際軸載進行分析，如美國 AASHTO 的力學—經驗設計指南、PerＲoad( 美國瀝青路面聯盟長壽命路面設計設計法) 、MnＲoad( 明尼蘇達州路面設計法) 等路面設計法，在此類荷載表示方法中，不用進行標準軸載換算，每一個實際的軸載水平都參與力學響應計算，可以有效避免當量軸載換算帶來的誤差。

我國現行瀝青路面設計規范規定，瀝青路面設計交通量應在實測各類相關車型軸載譜的基礎上，參照項目可行性報告等有關交通量預測資料，考慮未來各種車型的組成，論證確定各種車型的代表軸載，進行不同車型的軸載換算。該方法實際上是要求采用軸載譜方法采集、分析數據，但仍沿用當量軸載作為交通輸入參數。隨著計重收費系統在我國高速公路的普及，實測軸載數據得到應用，計重收費數據不但包含了車輛的類型和數量信息，而且還包括軸重、軸型及輪胎組成等方面的信息。用軸載譜的方法描述交通荷載比以往采用交通量數據和代表車型額定軸載更全面、精確。但是計重收費系統設置在收費站處，無法獲得道路主線行車道上車輛分布、車速等數據。主線行車道動態稱重系統 ( Weight—In—Motion， WIM) 在不對車輛通行產生任何影響的前提下彌補了收費站靜態稱重系統的上述不足。

1.動態稱重系統安裝及標定

動態稱重設備按照工作原理主要分為彎板式和壓電式，前者安裝復雜且損壞后不易修復。青臨高速采用了壓電傳式動態稱重設備，壓電式稱重傳感器是一種得到廣泛應用的動態稱重傳感器。壓電式稱重傳感器具有路面開挖量小、維護工作量少、適用范圍廣、對路面破壞程度小、斷路時間短、探測區域隱蔽性強、車輛不易對傳感器進行規避行駛、使用壽命長、動態響應時間短等優點，適用于高速車輛檢測，傳感器埋設于路內，與路面融為一體，同時基于薄膜產品的柔軟性，傳感器將隨著路面的形變而變化。

動態稱重系統構成見圖 1，主要包括壓電膜傳感器、車檢線圈、數據采集處理器。在每個車道各安裝兩條壓電膜，用于獲取車輛軸重、行駛速度等信息，壓電膜覆蓋整個車道，不會遺漏車輛信息。在兩條壓電膜之間安裝一個車檢線圈用于檢測車輛的駛入和駛出等信息。在嵌入式計算機的控制下，對正常高速行駛中的車輛進行重量檢測，并按預先制定的車輛分型表，自動識別車型，同時將采集到的車輛的重量、行駛速度、車道流量等交通信息上傳，實現交通參數的實時、連續和自動采集。

2.車輛分類

4.結語

用軸載譜描述交通荷載比傳統的采用交通量數據和代表車型額定軸載更全面、精確地反映實際交通荷載。文章介紹的動態稱重系統的安裝及驗收標準在代表山東省高速公路交通組成的青臨高速公路主線安裝了動態稱重系統( WIM) 并進行了標定，對實測的 2013 年 5 月至 2014 年 5 月全年的軸載數據進行了分析。確定了軸載譜參數，得到了車輛類型分布系數、貨車車道分布系數及軸載分布系數。