徐望喜，黃海云，張俊平，2，袁偉璋，黃得智

（1.廣州大學(xué)，廣東 廣州 510006；2.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510170）

相關(guān)專業(yè)

新計(jì)重收費(fèi)政策對(duì)運(yùn)營車輛的影響分析

徐望喜1，黃海云1，張俊平1，2，袁偉璋1，黃得智1

（1.廣州大學(xué)，廣東 廣州 510006；2.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510170）

為研究廣東省新計(jì)重收費(fèi)政策（以下簡(jiǎn)稱新政）對(duì)運(yùn)營車輛的干預(yù)效果?；诰┲榘模ㄔ┲椋└咚購V韶段某一收費(fèi)站2014年1～6月24萬多個(gè)貨車的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)（WIM）數(shù)據(jù)，對(duì)新政前后運(yùn)營荷載按車型進(jìn)行車重與軸重分析，采用雙峰正態(tài)分布擬合車重概率密度分布,采用最小二乘法線性回歸得到各軸重與總重線性關(guān)系。結(jié)果表明：車重概率密度分布、軸重占總重比例在新政前后各參數(shù)變化不大，即新政對(duì)運(yùn)營車輛干預(yù)效果不明顯，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上對(duì)新政的完善和修正提出建議。

動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)；車重；軸重；多峰分布

0 引言

近二十年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，公路交通運(yùn)輸異常繁重，主要體現(xiàn)在兩1個(gè)方面，一是運(yùn)輸量增大，二是車輛的總重和軸重增大，超載問題嚴(yán)重，致使公路橋梁超負(fù)荷運(yùn)營，出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞問題[1]。為保持良好的交通運(yùn)營環(huán)境，各地區(qū)紛紛出臺(tái)了相應(yīng)的交通管理政策，其中計(jì)重收費(fèi)政策在控制重車數(shù)量方面具有顯著的效果[2]。然而現(xiàn)行計(jì)重收費(fèi)模式對(duì)運(yùn)營車輛的干預(yù)效果如何？車輛荷載特征及分布模型有何變化？軸重的變化特征是什么？等等。針對(duì)這些問題，學(xué)術(shù)界研究相對(duì)較少，僅對(duì)車重參數(shù)進(jìn)行了深入的研究。鑒于此，本文基于京珠澳高速廣韶段動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)（WIM）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析新政前后運(yùn)營車輛車重、軸重現(xiàn)狀與荷載特征，進(jìn)而評(píng)估新政對(duì)運(yùn)營車輛的干預(yù)效果，最后對(duì)新政提出建議。

1 新舊政策對(duì)比

為保護(hù)公路橋梁和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，鼓勵(lì)運(yùn)輸車輛合法裝載，廣東省實(shí)施一系列相關(guān)措施；（1）2009年11月1日開始執(zhí)行對(duì)通行高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)粵北區(qū)域及清遠(yuǎn)、韶關(guān)市轄區(qū)內(nèi)的開放式收費(fèi)公路的貨運(yùn)車輛試行計(jì)重收費(fèi)（以下簡(jiǎn)稱舊政）；（2）2014年4月1日零時(shí)正式實(shí)施適用于已實(shí)施計(jì)重收費(fèi)的高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)粵北、粵西、粵東區(qū)域及全省開放式收費(fèi)公路；（3）2015年6月26日零時(shí)起對(duì)廣東省高速公路載貨類汽車實(shí)行完全計(jì)重收取車輛通行費(fèi)。其中（2）、（3）與（1）的主要區(qū)別在于針對(duì)超過規(guī)定限載標(biāo)準(zhǔn)30%以上的超限車輛進(jìn)行階梯收費(fèi)政策。車重限載標(biāo)準(zhǔn)為：二軸貨車17 t、三軸貨車25 t、四軸貨車35 t、五軸貨車43 t、六軸及六軸以上貨車49 t。舊政對(duì)于超限30%以上部分，按基本費(fèi)率的4倍計(jì)收車輛通行費(fèi)，新政采用階梯收費(fèi)：總重超限30%～50%（含50%）的部分，按基本費(fèi)率的4倍計(jì)收車輛通行費(fèi)；超限50%～80%（含80%）的部分，按基本費(fèi)率的5倍計(jì)收車輛通行費(fèi)；超限80%以上的部分，按基本費(fèi)率的6倍計(jì)收車輛通行費(fèi)。新舊收費(fèi)基本倍率見圖1。

圖1 新舊收費(fèi)倍率比對(duì)圖

2 運(yùn)營車輛荷載特征以及參數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律

2.1 車重

京珠澳高速是一條首都放射型國家高速，是連接北京和廣州、香港、澳門等南部重要城市的高速公路，為中國的南北交通大動(dòng)脈。本文根據(jù)動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)（WIM）車輛荷載實(shí)測(cè)稱重?cái)?shù)據(jù)，對(duì)連續(xù)6個(gè)月所測(cè)得的車輛荷載按五種軸型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出新政前后車重?cái)?shù)字特征，見表1、表2，車重總體概率分布，見圖2。

表1 新政前（1～3月）車重?cái)?shù)字特征表

表2 新政后（4～6月）車重?cái)?shù)字特征表

圖2 車重總體概率分布

由表1、表2可知，實(shí)測(cè)新政前后車重最大值分別為112.9 t和150.8 t，是車重標(biāo)準(zhǔn)值[3]的2.3、3.07倍，車型中數(shù)量比重較大的車型為二、四、六軸車。由圖2可知，車重的區(qū)間分布顯示出車重具有明顯的多峰分布特性。Crepo-Minuillon[4]等的研究表明正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布及其他常用的單峰分布均無法準(zhǔn)確地?cái)M合有多峰特性的概率密度函數(shù)，而混合分布模型可以比較理想地解決多峰概率密度函數(shù)的擬合問題。周燦[5]、袁偉璋[6]等人用加權(quán)的三峰正態(tài)分布進(jìn)行車重與軸重的擬合，能夠很好地滿足x2檢驗(yàn)、K-S檢驗(yàn)。杜江[7]采用正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布，威布爾分布、雙峰正態(tài)分布等分布形式進(jìn)行擬合，得到擬合優(yōu)度最優(yōu)且滿足條件的分布形式為雙峰正態(tài)分布，故采用雙峰正態(tài)分布進(jìn)行擬合。車重的多峰分布概率密度公式為：

式中：Pi為權(quán)重參數(shù)；μi為正態(tài)分布的均值；σi為正

為研究新政對(duì)各類車型分布的影響，將新政前后各類車型進(jìn)行雙峰正態(tài)擬合。限于文章篇幅，本文僅列出六軸車新政后擬合效果，見圖3、圖4。根據(jù)累積概率的擬合結(jié)果與實(shí)際概率累積分布對(duì)比，車重?cái)M合效果很好，也能夠很好地滿足x2檢驗(yàn)、K-S檢驗(yàn)。表明車重分布可以采用雙峰分布來描述，這與梅剛[8]、孫守旺[9]、張征文[10]等研究車輛荷載的分布屬于多峰分布具有一致性。通過同類方法，擬合各類軸型車輛，結(jié)果參數(shù)見表3。

圖3 新政后六軸車車重概率密度分布圖

圖4 新政后六軸車車重累計(jì)概率密度圖

表3 各車型擬合概率密度參數(shù)

由表3可知：二、三軸車正態(tài)均值相差較大，方差較小，雙峰分布現(xiàn)象明顯。六軸車各參數(shù)較大，其中方差達(dá)到11.54，表明荷載的波動(dòng)性大，新政后均值達(dá)到51.08 t，表明超限嚴(yán)重。根據(jù)新政前后各參數(shù)變化現(xiàn)象表明新政對(duì)運(yùn)營車重的干預(yù)效果不明顯。

2.2 軸重

軸重是運(yùn)營車輛荷載的另外一個(gè)重要參數(shù)。軸重對(duì)橋面板集中力作用比較明顯，例如鋼橋面板的損傷情況加劇、疲勞壽命縮短及路面結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)問題[11,12]等。由于各種條件的限制，以往開展的許多關(guān)于軸重的研究都不是建立在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，而是基于車輛設(shè)計(jì)資料和根據(jù)車輛裝載情況對(duì)軸重的估計(jì)[9]。本文得益于先進(jìn)的車輛動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)與長期連續(xù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用科學(xué)計(jì)算軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出新政前后軸重的數(shù)字特征見表4、表5。新政前后最大軸重為31.3 t、32.75 t，是最大允許軸重[13]的2.4、2.5倍，軸重的變異系數(shù)較大，說明軸重的分布離散型較強(qiáng)，不同車型的軸重與總重的比例難以統(tǒng)一因此需要對(duì)軸重進(jìn)行進(jìn)一步分類研究。

表4 新政前軸重?cái)?shù)字特征表

表5 新政后軸重?cái)?shù)字特征表

不同車型的軸重分布規(guī)律呈現(xiàn)的特殊性主要源自車重各車軸上的分配比重的差異[9]。為研究軸重的分配比重，根據(jù)《廣東省高速公路收費(fèi)車輛車型分類標(biāo)準(zhǔn)》將車輛按照軸型劃分為10個(gè)小類，本文以六軸車159型車為例，通過MATLAB對(duì)各軸重與總重進(jìn)行線性回歸，得到一元線性擬合圖，限于文章篇幅，僅給部分圖示，見圖5～圖7。

圖5 一號(hào)軸軸重占總重比線性擬合

圖6 三號(hào)軸軸重占總重比一元線性擬合

圖7 五號(hào)軸軸重占總重比一元線性擬合

由圖5～圖7可知，擬合直線斜率越大，軸重占總重比例越高。相對(duì)截距越小，軸重所占比重分布越集中。六軸車除一號(hào)軸（前軸）外，其余各軸與總重比例分布較為集中，且大體呈線性分布。由于一號(hào)軸的擬合直線截距相對(duì)較大，無法通過線性擬合得到比例系數(shù)，通過其余各軸系數(shù)計(jì)算得出。根據(jù)最小二乘法原理，利用MATLAB軟件得到各軸型車軸重與總重的比例關(guān)系，見表6、表7。

表6 新政前各軸重總重比

表7 新政后各軸重總重比

由表6、表7可知：一號(hào)軸（前軸）承重量相對(duì)較小，除115型車外，與軸數(shù)成反比。五、六軸車最大承重軸并非是后軸；其中五軸車129車型最大承重軸是二號(hào)軸，六軸車1 129車型最大承重軸是三號(hào)軸，這可能與不同車型的軸距、軸組有關(guān)。新政前后各軸重占總重的比例變化不大，這可能受車輛自身的結(jié)構(gòu)特性的影響。

3 結(jié)論

基于新政實(shí)施前后三個(gè)月實(shí)測(cè)WIM車輛荷載數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和研究得出結(jié)論如下：

（1）新計(jì)重收費(fèi)政策實(shí)施后后京珠高速公路最大車重為150.8 t,是標(biāo)準(zhǔn)車重的3.1倍，最大軸重為32.75 t，是標(biāo)準(zhǔn)軸重的2.5倍，最大超限率達(dá)到了207.8%；車輛超載超限現(xiàn)象仍舊嚴(yán)重，對(duì)橋梁的安全運(yùn)營存在巨大隱患。

（2）通過采用加權(quán)雙峰正態(tài)分布的概率模型來描述運(yùn)營車輛荷載分布，采用一元線性擬合來描述各軸重與總重的比例，進(jìn)而對(duì)比得出新政對(duì)運(yùn)營車輛的車重、軸重干預(yù)效果不大。

（3）計(jì)重收費(fèi)政策是利用經(jīng)濟(jì)杠桿來進(jìn)行調(diào)整車輛載重分布，針對(duì)嚴(yán)重超載現(xiàn)象，本文提出如下意見：

a.適當(dāng)提高階梯收費(fèi)倍率，使司機(jī)或運(yùn)輸個(gè)體戶意識(shí)到過度超載會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益的虧損。

b.統(tǒng)一規(guī)范運(yùn)營車輛的生產(chǎn)制造，避免軸重分配不均衡，單個(gè)軸重所占比重突變。

c.各級(jí)公路部門管理機(jī)構(gòu)嚴(yán)格執(zhí)行中華人民共和國交通運(yùn)輸部2016年第62號(hào)令關(guān)于《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》。

d.優(yōu)化計(jì)重收費(fèi)模式，由單一的總重控制轉(zhuǎn)向總重、軸重雙控模式，以遏制軸重變異狀況的急劇發(fā)展。

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U441+.2

A

1009-7716（2017）09-0216-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.066

2017-03-24

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51278134)；教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(20114410110003)；廣東省交通運(yùn)輸廳科技基金項(xiàng)目（201402022）

徐望喜(1990-)，男，江西上饒人，碩士研究生，從事橋梁結(jié)構(gòu)性能評(píng)估與試驗(yàn)研究工作。