基于动态称重的地磅高速公路典型轴载谱分析
基于动态称重的地磅高速公路典型轴载谱分析
介绍了动态地磅称重系统的安装和标定，基于山东青临高速公路主线安装的动态称重系统的实测数据，分析不同轴型的轴载分布特点，得到了山东省高速公路典型轴载谱。
引言
轴载是车辆荷载对路面造成损坏的关键因素。目前，在路面结构设计方法中，有两种交通荷载的描述方法。一种是累积当量标准轴次( ESALs) 法，该方法用标准轴载进行力学计算，如我国以单轴双轮组100 kN 为标准轴载，将不同重量的轴载按照一定的原则进行等效换算 。超载作用通过轴载换算来考虑，但轴载换算公式是根据有限的试验段数据分析回归得到的 。另一种是用车辆轴载谱和车辆组成描述，该方法用实际轴载进行分析，如美国 AASHTO 的力学—经验设计指南、PerＲoad( 美国沥青路面联盟长寿命路面设计设计法) 、MnＲoad( 明尼苏达州路面设计法) 等路面设计法，在此类荷载表示方法中，不用进行标准轴载换算，每一个实际的轴载水平都参与力学响应计算，可以有效避免当量轴载换算带来的误差。
我国现行沥青路面设计规范规定，沥青路面设计交通量应在实测各类相关车型轴载谱的基础上，参照项目可行性报告等有关交通量预测资料，考虑未来各种车型的组成，论证确定各种车型的代表轴载，进行不同车型的轴载换算。该方法实际上是要求采用轴载谱方法采集、分析数据，但仍沿用当量轴载作为交通输入参数。随着计重收费系统在我国高速公路的普及，实测轴载数据得到应用，计重收费数据不但包含了车辆的类型和数量信息，而且还包括轴重、轴型及轮胎组成等方面的信息。用轴载谱的方法描述交通荷载比以往采用交通量数据和代表车型额定轴载更全面、精确。但是计重收费系统设置在收费站处，无法获得道路主线行车道上车辆分布、车速等数据。主线行车道动态称重系统 ( Weight—In—Motion， WIM) 在不对车辆通行产生任何影响的前提下弥补了收费站静态称重系统的上述不足。
1.动态称重系统安装及标定
动态称重设备按照工作原理主要分为弯板式和压电式，前者安装复杂且损坏后不易修复。青临高速采用了压电传式动态称重设备，压电式称重传感器是一种得到广泛应用的动态称重传感器。压电式称重传感器具有路面开挖量小、维护工作量少、适用范围广、对路面破坏程度小、断路时间短、探测区域隐蔽性强、车辆不易对传感器进行规避行驶、使用寿命长、动态响应时间短等优点，适用于高速车辆检测，传感器埋设于路内，与路面融为一体，同时基于薄膜产品的柔软性，传感器将随着路面的形变而变化。
动态称重系统构成见图 1，主要包括压电膜传感器、车检线圈、数据采集处理器。在每个车道各安装两条压电膜，用于获取车辆轴重、行驶速度等信息，压电膜覆盖整个车道，不会遗漏车辆信息。在两条压电膜之间安装一个车检线圈用于检测车辆的驶入和驶出等信息。在嵌入式计算机的控制下，对正常高速行驶中的车辆进行重量检测，并按预先制定的车辆分型表，自动识别车型，同时将采集到的车辆的重量、行驶速度、车道流量等交通信息上传，实现交通参数的实时、连续和自动采集。
2.车辆分类
4.结语
用轴载谱描述交通荷载比传统的采用交通量数据和代表车型额定轴载更全面、精确地反映实际交通荷载。文章介绍的动态称重系统的安装及验收标准在代表山东省高速公路交通组成的青临高速公路主线安装了动态称重系统( WIM) 并进行了标定，对实测的 2013 年 5 月至 2014 年 5 月全年的轴载数据进行了分析。确定了轴载谱参数，得到了车辆类型分布系数、货车车道分布系数及轴载分布系数。
