众所周知,交调工作是公路路网规划、设计、建设、养护、管理的基础,经过四十年的发展,已成规范的体系。

随着交通部近几年工作力度加大和完善,交调大数据已在行业各项工作中发挥出巨大作用,同时也成了国家重大决策的重要依据。

但是,行业中一直存有管理上的盲区,就是路面设计前期工作不够严谨,设计质量令人担忧,下面就详细分析一下。

一、管理上的盲区

1、前期工作不规范

(1)调查方式简单

虽然业主和设计单位提前约定,完成设计任务要付给设计单位一定的设计费,但一些设计单位未将部分费用投入前期工作使用,比如在设计项目上安装一些设备进行交通情况调查采集,常常是采用过于简单方式调查,且周期短,数据代表性差,前期工作质量令人担忧。

(2)编造数据

个别设计单位干脆现场也不去,坐在家里反推编造一些交通量数据,与规划结构设计一致就完事大吉,前期工作不规范,设计质量不能保证。

这一现象一直无人研究解决,形成了管理的盲区。你家院这样做,我家院也样做,业主审查时也是已睁一只眼闭一只眼弯沉值是什么意思,无可奈何,长此下去,设计前期工作一直不够严谨。

设计是整个交通建设的龙头,而前期工作是整个设计的龙头,设计能否切合实际,顺利通过审查及审计?前期工作的安排及实施的质量是最关键一个环节,绝对不能糊弄。

2、再安排调查不可取

一些设计部门设计时基本不用专业部门调查的数据,只有少数人能将交调数据拿来参考参考。多数情况下是遇有设计任务时又安排人员再去现场调查,人工调查到底如何呢?

交通量很大的路段靠人工能调查准确与否先不研究。看看下面两张是在现场抓拍的照片。

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这两辆货车车体外形基本一样,但重量却截然不同,一个是65吨(超载30%),另一个是147吨(超载200%),二倍以上,差异很大,足以说明人工现场调查判断车体重量纯属走过场,是不可取。针对那些大型改扩建项目,应提前安装类似轴载设备进行调查或从专业部门索取资料,详细做好前期工作,才是对整个设计负责任。

3、部门之间缺乏沟通

在实际工作中,设计单位、交调业务部门之间习惯各行其事,缺乏沟通,设计单位认为交调数据不能轴次换算,基本不研究使用;交调业务部门持你们不用,我们还有其他用处的态度。结果是你不找我,我也不找你,最终是专业部门的数据得不到使用,设计部门搞的设计也不理想。

4、导致后果

一是设计结构厚度不足,造成新建或大修改造的路面工程出现早期破损,年年得安排中修,后患无穷,投资效益降低。

二是设计结构过于保守,有些项目交通量很小,但仍要套用豪华的典型路面结构去设计、建设,结构层偏厚造成资金浪费。

5、原因分析

究其原因是多方面的,一方面旧规范没有对设计前期工作有明确要求,2016年颁发的设计规范有了规定。其次交调业务本身的原因,没有及时研究制定地方系数,常规交调数据还不能很好与路面设计结合使用。

二、规范前期工作,对设计意义重大

1、确保后期工作顺利开展

交调数据常年全天候连续调查,数据量大,代表性强,且由专业部门组织实施,应是路面设计前期工作最理想参考使用的数据资料。将交调数据拿来结合路面设计使用,不仅能保证设计前期工作中的数据来源说清楚,也能解决以往设计前期工作存在的通病,使设计前期工作规范严谨,后期工作能顺利得以开展。

2、保护设计人员安全

目前面临各种频繁的审计,而且越来越专业,设计前期工作不够严谨暴露出的诸多问题迟早会被列入审计人员的视线。业主审查把关不严、设计部门疑是数据造假等问题都脱不了干系,比如审计部门对一些项目审计时,发现前期工作调查采用的原始数据来源说不清楚或数据不真实或者数据量不足问题,均经不起推敲不容易解释清楚,到时涉及到谁,谁不迷糊,所以说设计前期工作中采用的数据若由专业部门调查通供,能保证前期工作质量,同时也能说清楚数据的来源,确保设计人员的安全,意义重大。

3、有利交调行业发展

交调数据很好结合设计工作使用,各级领导各级部门会更加重视,包括工作规划及资金投入的力度均能有所加大,同时也推动未来的交调站点规划、建设、管理等方方面面的工作更快发展,更加规范。

三、使用交调大数据,提高公路路面设计水平

1、结合设计使用依据

2016年部颁发了《公路沥青路面设计规范》,规定出了三个等级的设计水平:

一级设计水平是安装轴载设备实测采集轴次进行设计。明确规定了设计前期工作具体要求,想达到一级设计水平就得采用轴载设备实测交通轴载情况,采用客观真实数据进行设计。

下面是辽宁省轴载调查站点照片。

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由于安装的数量较少,设计时使用有一定局限性。

轴载设备是公路上鹰眼,超载车辆克星,也是设计前期最佳帮手,同时也是路面健康使用情况监测的记录仪,希望各级领导提高认识、转变观念,加大资金投入,普及轴载调查设备布设,确保公路路面的设计水平不断提升。

二级设计水平是根据区域轴载谱情况制定地方系数换算轴次进行设计。对未来设计工作提出明确要求,调查地区的轴载谱,制定地方轴次换算系数,依靠地方常规的交调数据进行设计。

(1)常规调查现状

轴载调查设备虽然少,但目前全国各地连续式设备数量较多,其布设已成规模,并形成了一个网络,积累了丰富数据资源,只是暂无地方系数不能换算,不能结合设计使用。

(2)研究的切入点

因为二级设计水平要求使用的对象正好是连续式设备数据换算,这些资源不能搁置不用,不用就是浪费,所以当前急需尽快将符合二级设计水平的地方系数研究确定下来,就可以保证这些数据得以使用,既无轴载地区的路面设计工作达到二级设计水平。

这就是我们研究将交调大数据结合设计使用的切入点。

三级设计水平是根据经验数据取值进行设计

这个设计方式是不可取的,因为长期采用三级设计水平搞设计,影响设计单位的资信等级考评和设计项目的投标。过去一些设计单位不思进取,习惯“靠刷脸过”,今后的日子恐怕会越来越不好过了。

我们省目前执行06规范,交调数据结合设计使用的研究也是围绕旧规范而言。

2.交调工作现状

全省现有干线公路净里程16000多公里(交通量趋同路段665个),截止2018年安装了51台轴载调查设备,占设备总数8%。省内一些固定治超站附近安装了15套预检系统,基本与轴载设备检测工作原理一样,采集的数据互相共享使用,还拥有155套连续式设备参与交通情况调查,加上轴载设备、预检系统的数据,将有221个代表路段(近三分之一)可结合交调数据进行设计。

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2018年轴载调查报告:全年交通量为12300万辆/年(41个站点数据),其中11521万辆未超载,占93.7%; 779万辆超载,占6.3%。超30%以上为400万辆,占超载总数量近一半,超过百吨以上为75万辆,约占十分之一。

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经济发达地区及运输大通道超载运输比较严重。

从下面热力图可以看出,省会城市沈阳、辽东半岛营口、盘锦、锦州、葫芦岛等地区加上运输大通道京抚整条线超载非常严重,而轻工业城市丹东地区相对较轻,符合辽宁经济发展特点。

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3、地方系数制定

(1)轴次换算

当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标设计时,各级轴载按下面公式换算当量轴次:

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设计工作中,设计结构层除满足弯沉控制时设计要求,还要满足以半刚性材料层拉应力为指标设计时的要求,各级轴载按下面公式换算当量轴次:

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新规范也需这两个方面调查换算,公式做了一定的调整。

(2)研究过程

常规调查共分七种车型,其中小货、小客因换算轴次很小,就可忽略不计,这样只对中货(包括大客)、大货、特大货、集装箱四种车型的系数研究即可。

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使用特大货车型为例,先调查全省特大货一年交通量及产生轴次,然后计算平均数得出特大货车型平均轴次,这个轴次就是地方系数。

如果最后计算得出平均单车轴次为11次,那么11就是特大货的地方系数。

常规连续式设备虽无轴重参数,但可以调查中货等四种车型的交通量。因为确定出地方系数,就可通过系数对四种车型的交通量进行轴次换算,确保常规交调数据与设计结合使用,无轴载地区的设计能保证二级设计水平,这就是研究的目的和意义。

(3)交通分析

单点分析

单个站点的交通调查情况如何?下面是抚顺市北三家交通特征调查分析。

2018年黑大线北三家轴载站特大型货车交通特征示意图

这个图是根据全年所有货车从空车到不同货车重量调查,车体重量每增加五吨进行交通量、轴次、轴次系数的调查结果,最后绘制的一张曲线图。这张图横坐标采用31万个交通量数据,将北三家站点全年的交通特征非常形象地显现出来。北三家站点特大型货车全年交通量为31万辆,轴次369万次,最后得出特大货系数是11.8。

蓝色曲线代表交通量变化,在超限临界值49吨左右时出现波峰,这个交通特征很符合地方实际情况。2016年国家八部委联合制定下发了治超新规,明确规定按重量对超载车辆罚款处罚,这样要求货车车主必须守法。实际公路运输,多数车主尽可能保证自己的车体重量正好是49吨,既不超载也不违法。这一规定威慑下,逼着社会车辆不敢越过红线,所以超载的社会车辆交通量越来越小,曲线变化显示的情况符合各个地区交通特征情况规律。

红色曲线代表轴次变化,因为轴次换算时是实测轴重和标准轴重比值的4.35次方参与公式换算,所以产生的轴次随车体重量增加,轴次也会增大,从50吨到150吨区间交通量虽然减小了,但由于每辆车轴次都很大,个别车轴次达到1700多次,所以对应的轴次变化曲线不是越来越下降,而是相对平缓。

波峰根据各个地方实际情况,治超不严,相对超载严重地区波峰可能移到60吨或70吨的位置,甚至还会往右移动。

全省情况分析

那么将全省的数据考虑进来是什么情况呢?下面是全省14个市调查分析结果。

全年(中货以上)超载与未超载全部车辆共计1246万辆,这么大数据,靠人工一个一个去换算是不可能的。黄色部分为最后四种车型的地方系数,中型货车是1.9,特大型货车是24.4。

普通地区情况分析

为了避开个别一些超载严重地区的影响中创网,确保得出的系数具有地区代表性,将那些特殊地区如沈阳、大连、本溪、营口等市的数据剔除,对剩余鞍山、抚顺等八个市的数据再进行分析。

其最后得出的结果见黄色部分显示的系数,特大型货车系数剔除前为24次,现为11次。

(4)地方系数确定

普通公路不实行计重收费,实际公路上交通运输多重运营的车辆都可能出现。抚顺北三家站点调查最重车为170吨,全年仅出现4辆,超载200%-300%区间特大货交通量为225辆,占年总交通量(31万多)万分之七,虽不是很多,但确确实实出现了,也得考虑进来参与计算,小于超载200%和300%时的系数差别不大,所以将小于300%超载时交通环境的系数作为地方系数,确保数据有一定代表性,拿到路面设计中使用。

最后确定下来的地方系数实际分两组,一组是弯沉控制使用,一组是弯拉控制时使用。

辽宁省地方系数表

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(5)地方系数复核

前面制定的地方系数在实际中是什么情况呢?请看下面这个表。

地方系数对应各种车型重量、超载情况表

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表中数据均是在轴载系统中存在的,可以看出,特大货当弯沉控制时的轴次为11次,弯拉验算时轴次为23次,车体总重达到63吨时,超载率为30%,也就是说地方系数确定后,对常规交调数据换算时,无论交通组成中的特大货空驶还是超载,均视为超载率为30%时的交通状态进行换算。

有的省份超载车辆控制好,地方系数可以降低,路面设计时结构相对可以减薄。这个理念很容易理解,去过美国的朋友都能体会到,美国的高速公路非常发达,而且不收费,交通量、车体也相当大,但路面出现龟网裂、坑槽的现象根本看不到。美国当地的技术人员反映他们路面结构并不厚,跟国内典型的路面结构差不多。美国交通管治相当严,法律目前人人平等,谁超载、酒驾将毁了自己一生的信誉,所以大家都很自觉遵守,依靠源头治理,才会有经济效益和社会效益。国内一些地区年年修路,乌烟瘴气,造成雾霾不说,投资效益很低,需要转变管理理念。

北三家站点去年调查交通量为4825辆/日,实测轴次为12000多次/日,采用地方系数换算为12900多次/日,高出700多次/日,也就是几辆超载车的轴次,很正常,因为轴载调查是对每辆机动车逐辆采集换算,得出的数据客观实际,而采用系数换算是借助固定值参与计算,相对粗些,所以说二级设计水平与一级设计水平比较在基础数据获取方面存有一定差距。

(6)交通等级研究

《沥青路面设计规范》给出了交通等级表,对设计年限内累计轴次做了明确划分。

交通等级分类表

从表中可以看出,当累计轴次为2500万次时,是重交通与特重交通临界值,对这个临界值研究很有必要。

重交通与特重交通临界日均轴次表

从表中可以看出,当二级公路日均超过7000次时,就达到特重交通等级。为什么提到特重交通等级,因为一些设计部门反映,超载严重地区早已达到了特重交通等级,这时所有设计参数均已封顶,无法进行设计。特重交通状态下,扰乱了正常设计的秩序,设计部门需要进行特殊设计。

经对四年时间里对重载地区的交通研究,发现这些地区共同点是特大型货车产生的轴次均占80%以上。

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表中显示,有占81%的有占89%的。

根据这一规律,找出了重交通和特重交通特大货临界日均交通量,这个临界值为500辆/日。如果某一路段交通组成中特大型货车的交通量超过这一临界交通量就达到了特重交通等级。设计前事先分析判断交通等级对把握后期设计方向是很有帮助的。

4、结合设计使用案例

下面是结合路面设计使用的案例。

某条一级公路路面拟新建、大修两个方案,交通量增长率为4%,设计年限:15年。日均交通量详见下表:

第一步轴次换算,表中轴次换算是按地方系数换算结果;

第二步确定累计轴次,弯沉控制时一个车道1514万次,弯拉验算时一个车道3146万次,属于重交通等级。

第三步采用计算机软件根据弯沉控制时参数进行结构计算,确定基层厚度,然后再进行弯拉验算复核,两指标都满足了,最终路面结构层厚度为设计结构。

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有些设计单位为套取业主事先给定规划结构,确保弯沉控制时拟定结构层能顺利通过弯拉控制时的验算,刻意编造车型及交通量数据,使抗弯拉验算的轴次小于弯沉控制时的轴次,这样验算就能顺利通过了,常见一些设计单位愿意在这个环节做手脚。

在征求了几个设计院意见后,他们也一致认为“过去一些路面早期出现破损的原因均是由于未按实际抗弯拉控制时的结构层厚度作为最终结构层设计造成的,基层弯拉强度不足,从基层开始出现开裂,反射到面层,面层出现网裂,希望业主和设计部门今后引起注意。

由于新规范刚开始使用,大家执行起来还有些不适应,均在摸索中,我们将继续研究,将轴载设备系统升级,确定适合新规范的地方系数,为保证一些地区设计工作做好服务。

5、加强交调工作管理

(1)确保交调设备完好,数据齐全准确

打铁还需自身硬,交调业务部门要平时加强管理,保持设备工作良好,调查、整理的数据及时、准确、齐全,不能让其他部门嫌弃交调数据准确性差,不愿使用,一定树立交调大数据的信誉和权威。

(2)加强学习,做好服务

交调管理人员平时还要抓紧学习,学习掌握一些路面设计和交通工程的知识,才能做好服务。与设计部门沟通顺畅,争取设计部门主动咨询索取资料时能及时认真提供出来,取得他们的信任,大家齐心协力共同提高本地区设计水平。

四、工作建议

建议国家层面制定下发一些制度或办法,对设计前期工作提出明确要求,也将交调数据使用规定纳入进去弯沉值是什么意思,确保大家在实际工作中执行起来有依据,也使公路行业路面设计前期使用的数据获取有正规的渠道,前期工作更加严谨规范,设计龙头把住了,整个行业设计工作的水平才会不断提升。

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