辽宁省高速公路交通量特性分析

冷 雪

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

随着国民经济持续稳定增长，高速公路运输需求增长迅速。特别是随着高速公路网络的形成和高速公路长距离大通道的贯通，网络效应和通道效应得以体现，交通需求进一步快速增长的要求更为强烈[1]。为充分发挥现代科学技术的作用，提高干线公路的资源利用效率，以存量调动增量的方式，提高公路网整体通行能力和服务水平，这也是交通结构调整和优化的必然要求，对促进公路交通的可持续发展具有积极的意义。因此，有必要对辽宁省不同地区高速公路交通量和交通荷载数据进行分析，从而更客观和精确地反映交通量及荷载特性，为高速公路通行能力、交通特性分析和路面结构精确化设计提供数据基础[2]。

1 交通量分布特性

研究中的交通量数据来源于辽宁省高速公路路网收费数据，包括路线交通量和路段交通量，收集了2010年-2016年辽宁省高速公路路网收费数据，对交通量的组成进行分析。

1.1 交通量的变化情况

统计2010年-2016年全省高速公路路网数据，根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)[3]中规定，将不同收费车型转化为标准车型，结果见表1。

由表1可以看出，除2015年外，全省高速公路交通量呈现出逐渐增长的趋势。2010年全省高速公路年平均日交通量为231944辆/日，2011年为282706辆/日，增长率为21.89%，增长较为明显。2012年-2016年，增长率呈现放缓趋势。其中，2015年，受经济下行的影响，全省高速公路交通量呈现负增长的趋势，但2016年交通量有所回升。对2010年-2016年辽宁省高速公路部分路段年平均日交通量进行统计，结果见图1。

表1 辽宁省高速公路2010年-2016年交通量统计表

从图1可以看出，辽宁省高速公路路段交通量的平均增长率呈现出逐渐增大的趋势，与整个路网交通量增长态势一致。

1.2 交通量的组成特点

统计辽宁省高速公路2010年-2016年路段交通量组成，如表2所示，可以看出，中小型车比重最大，达到了60%以上。由于受出行方式的多样化，大客车的比例最小，小客车大体呈现出逐渐增长的趋势，而受经济发展的影响，辽宁省高速公路大货车的比例呈现出逐渐降低的趋势，其他车型比重基本无明显的变化。

表2 车型比例变化情况统计表

1.3 交通量的月变化特点

一年内各月交通量的变化称为月变化，年平均日交通量与月平均日交通量之比，称为交通量的月变系数(或称月不平均系数、月换算系数)，如式(1)所示。

(1)

式中，K为当月天数，有30d、29d、31d和28d，年则有平年(365d)和闰年(366d)，MADT为月平均日交通量，如式(2)所示。

(2)

由图2可以看出，交通量在不同月份的分布有较大差别，12月、1月、2月的月变化系数最大，说明气候寒冷和春节对出行车影响较大，该3月的交通量为一年中最小的三个月；而7月-10月的月变系数最小，该时间段为主要的运输期，与此同时，该时间段沥青路面结构受温度影响处于敏感时期，因此对沥青路面结构层来说是重要考验。

1.4 交通量小时分布系数

交通量小时分布系数是指各个小时的交通量占每日交通量的百分比。由图3可以看出，交通量高峰期主要分布于12:00-18:00之间，该区间累计交通量占全天总交通量的30%以上；全天交通量主要分布在11:00-21:00之间，该区间占全天交通量总和的50%以上。通过统计发现，各类车辆的小时分布系数差别较大，客车交通主要发生在白天，而有相当数量的货车则是在夜间行驶。

1.5 方向系数

交通量方向系数主要用来描述特定的行驶方向上的交通量在双向总交通量中所占的百分比，通常指交通量较大方向上的百分比。辽宁省典型高速公路路段方向系数如表3所示。

表3 方向系数统计

由表3可知，辽宁省高速公路交通量方向系数主要集中在50%～60%之间，且主要集中于0.51～0.55之间，表明交通量在两个方向上差别并不是很大。《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)[4]中推荐的方向系数区间为0.50～0.60之间，美国AASHTO2002[5]中的方向系数推荐区间为0.50～0.80，说明研究中各路线的方向系数区间介于以上两推荐区间之中。

1.6 车道系数

车道分布系数描述了某个行车方向上12型及以上车辆在各个车道上的分布比例，在路面结构设计中，将最大的分布比例称为车道分布系数。表4为我国及国外典型路面设计方法中车道系数的推荐值。辽宁省高速公路车道系数统计结果如表5所示。

表4 各设计方法中车道系数的推荐值(%)

表5 车道系数统计结果(%)

对于两车道高速公路，所研究的高速公路车道系数的实测值明显地小于AASHTO 2002的推荐值，这是由于我国卡车司机的驾驶习惯造成的，表明我国卡车司机会更多地占用超车道。对于3车道的高速公路，卡车则可较均匀地分布在外侧两个车道上，表7中的数据反映了这一情况；对于4车道道路，目前主要是高速公路，卡车主要在外侧三个车道上行驶。为更客观地反映现场情况，本项目中以此作为一个分类依据，分别给出车道系数。综合以上分析，辽宁省高速公路车道系数的推荐值如表6所示。

表6 辽宁省高速公路车道分布系数

2 交通荷载分布特性

目前，辽宁省高速公路上实行了联网计重收费，这为研究提供了重要的数据来源。分别提取了10个典型收费站的数据，并将典型收费站采集数据进行交通荷载特性的统计分析。

2.1 车型分布系数

车型分布系数指的是各种类型车辆在总体车辆中所占的百分比。通过对车型分布系数的的研究可以总体上了解各路线的交通组成情况，对路线的服务功能定位和交通组织是十分关键的。车型分布系数是轴载计算的重要基础数据，也是重要参数。车型分布系数统计结果见表7。

表7 车辆类型分布系数

由表7可以看出，辽宁省各条高速公路的交通量相差较为悬殊，各收费站之间不同车型比例也有很大的不同。万家站、锦州站和毛家店站的货车比例相对较高，其车型组成和车型比例较为相似，说明该3个收费站的交通组成中大部分为货车，过往车辆以运输资源、大件商品为主，这与其货运服务对象较为相符。大连站、沈阳站、苏家屯站的大客车和整体式货车分布比例较高，说明该三个收费站的车辆主要以客运和小件货运为主，尤其以沈阳收费站最为明显。因此，在路面结构设计过程中，需根据不同路段交通荷载特性单独进行设计。

2.2 轴数系数

平均轴数也称轴数系数，指的是某一类车型中该种轴型总数与车辆总数的比值，表示各类车辆中不同轴型(单轴单胎、单轴双胎、双联轴和三联轴)的平均轴数，见式(3)。

(3)

式中：NAPTmi—m类车辆中i种轴型的平均轴数；

NAmi—m类车辆中i种轴型总数；

NTm—m类车辆总数；

i—1～7类轴型；

m—2～11类车。

根据辽宁省高速公路计重收费数据，对车辆轴型的统计结果进行分析。对所采集的轴型数据按照不同轴型进行区别统计，根据高速公路计重收费数据中实测的轴数数据，得到辽宁省高速公路范围内的轴数系数参考值，结果如表8所示。

表8 辽宁省高速公路轴数系数推荐值

以上轴数系数的选取应结合工程项目实际情况，结合道路使用功能及服务对象确定轴数系数，通常情况下重载交通取高值，中轻荷载交通宜取中、低值。

3 结论

(1)2010年-2016年，全省高速公路交通量呈现出逐年增长的趋势，其增长率约在20%左右。小客车大体呈现出逐渐增长的趋势；大货车的比例呈现出逐渐降低的趋势。

(2)全年高速公路交通量高峰期主要出现在6～10月份，该区间为辽宁省气温最高时段，荷载对路面结构的影响最为显著，高温性能指标需予以重视。

(3)交通量高峰期主要分布于12:00～18:00之间，该区间累计交通量占全天总交通量的30%以上，客车交通主要发生在白天，而有相当数量的货车则是在夜间行驶。

(4)辽宁省高速公路交通量方向系数主要集中在50%～60%之间，且主要集中于0.51～0.55之间。

(5)通过对典型路段交通量和交通荷载进行观测分析，得出辽宁省高速公路不同车道数的车道系数和轴数系数的推荐值。