随着公路运输车辆轴载质量、总质量和外形尺寸的不断增加,现有公路设施已不能与之相适应,出现了公路超限运输。为此,各国政府、国际组织以及科研机构,在认识不断提高的基础上,越来越重视超限运输车辆的研究和管理工作。
现就公路超限运输车辆所产生的影响,归纳介绍如下:
一、公路超限运输车辆轴载质量对公路路面的影响
根据国际上已有科研成果看,公路运输车辆轴载质量,虽然不是设计公路路面厚度和承载能力的计算依据,但公路路面厚度和承载能力的设计,计算荷载标准,却是以轴载质量为根据之一制定出来的。影响公路路面使用寿命的决定因素,是行驶在公路路面上的车辆的轴载质量。因此,现有公路,只能满足具有相应轴载质量的车辆行驶。如果允许超限车辆行驶,势必造成公路路面的早期损坏,缩短公路的使用寿命,使公路网的部分路段,需要提前投人大量资金,进行补强、维修和改建。所以,长期以来,国际上大多数国 家,对提高公路运输车辆轴载质量的限值标准,始终保持极其慎重的态度。对公路超限运输,采取严格依法管理。
1950年,美国各州公路工作者协会,经过试验研究,提出反映汽车轴载质量与公路路面之间关系的最著名的“四次方法则”,就是轴荷增大至原轴荷的2倍,公路路面的损坏,将增大到原来的16倍左右(即24)。
德国在提高公路运输车辆轴载质量进行超限运输后,对刚性路面和柔性路面,分别做了公路路面补强厚度的大量试验和计算。以公路运输车辆轴载质量l〇t为限值标准,这时车轮载荷F为50kN,轮胎与路面的平均接触压力为0.7MPa。试验结果表明:当刚性路面上通行车辆的轴载质董限值标准,由10t提高到13t, 即限值标准提高30%时,水泥混凝土板的厚度,就要增加40mm;
当轴载质童限值标准增加10%时,水泥混凝土路面板的厚度,就要增加20mm。当柔性路面上通行车辆的轴载质量限值标准,由l〇t提高到13t,即轴载质量限值标准增加30%时,所需的补强厚 度为18mm(实际施工中一般都是按20mm修筑)。1986年,德国将欧共体交通部长理事会关于“道路车辆质量、尺寸和其它一些技术特性的准则”,引入本国的公路法,并将最大轴载质量从10t提高到lit后,在1986年版《道路路面标准化准则》中,增加了上述研究成果。新的《道路路面标准化准则》规定,刚性路面在原有标准厚度的基础上,增加20mm;柔性路面,在原有标准厚度的基础上,增加18mm。
国际上许多国家,尤其是经济技术比较发达的国家,公路已经形成较为完善的网络,要在这个基础上提高轴载质量的限值,势必会对公路网的建设和发展,带来严重的不利影响,对公路建设、养 护、管理部门,会造成公路经费额外增加的巨大负担。仍以德国为例,1986年7月19日,把汽车的单轴载质量限值标准,从10t提高 到lit,双联轴载质量从16t提高到18t,总质量从38t提高到40t 后,公路网的路面厚度,就应在原有基础上增加20mm。仅此一项,该路网就要每年额外拿出11亿马克的资金,用于公路路面的补强。
口本、新西兰等国,在近30〜40年内,对公路超限运输的限值标准,采取了长期稳定不变的政策。美国、加拿大、澳大利亚等国,在近几年里,为适应公路超限运输的发展需要,只是对单轴载质量 限值标准,稍微做了上调,但仍限制在10t以下,从而使公路网的路面加铺、翻修、改建的费用,控制在适当的范围之内。
为减少公路超限运输车辆对公路路面的破坏,延长公路路面的使用寿命,从而减少公路路面修补费用,美国、加拿大、澳大利 亚、新西兰等国家,都在研究采取鼓励公路运输企业采用低吨位低 轴载质董汽车的措施。例如,在一定总质量限值标准的条件下,单车采取后装双联轴,半挂车采取双联轴组或三联轴组。美国联邦公 路局前任局长,建议将联邦政府允许的双联轴载质量从15. 3t降 到11.5t,而采取双联轴、双挂车的汽车列车组合。这样,既可以提 高总质量,又可以减少车辆对路面的破坏。
二、公路运输车辆总质量超限时对桥梁的影响
公路桥梁,是公路网设施中的永久性构造物,是公路网不可缺少的组成部分。它的承载能力,是以最大的汽车轴载质量和总质量为基础确定的。它的设计使用寿命,多则上百年,少则几十年。它还具有建造费用高,建设周期长的特点,因此,现有公路桥梁,已成为一些国家•提高汽车总质量限值标准的障碍。以岛国新西兰为例,全国现有公路9. 3万km,其中公路桥梁3 000余座,桥梁总长度达到13. 4万延米。这些桥梁全部是以单轴载质量8. 2t限值标准,进行承载能力设计和建造的。在30多年里,新西兰曾数次研究,想提高公路车辆的轴载质量限值标准,以满足公路超限运输的要求,但终因公路网的现有桥梁承载能力的限制,而没有能够实现。现在新西兰运输部,正在研究,不改变轴载质量限值标准,不超过现有桥梁承载能力的情况下,将车辆的总质量,由39t提高到44t的方法。
不考虑公路桥梁的承载能力,单方面提高车辆总质童的限值标准,去提髙车辆运输的经济效益,其结果是事与愿违,实际上是大大降低了车辆运输效益。芬兰就是典型的一例.*1975年,芬兰公路网的桥梁承载能力,绝大多数是以单轴载质量8t、双联轴载质 量13t、最大允许总质量32t的限值标准,进行设计和建造的。但是在1975年7月,该国有关方面,就把单轴载质量限值标准提高到10t、双联轴载质量限值标准提高到16t、最大允许总质量的限值标 准提高到43t,这就导致了绝大多数桥梁的承载能力不足。于是芬 兰在提高公路运输车辆限值标准后,该国的公路管理部门,就把原 来限制通行的桥梁,由占全部公路桥梁总数的5%增加到7" 23%,使一些公路运输车辆,增加了绕行公路的里程,这样就大大增加了公路运输车辆的成本,反而降低了公路运输的经济效益。这种单纯追求提髙运输企业的经济效益,忽视公路桥梁的承载能力,片面提高公路运输车辆总质量的限值,给运输企业造成得不偿失的后果,教训是深刻的。
因公路运输车辆总质量限值标准提高后,为保证车辆能够安 全通过现有公路桥梁,必须对桥梁采取加固措施。为此给国家造成的财政负担是沉重的。以美国加利福尼亚州为例,1982年,将公路运输车辆总质量提高到36.3t后,就有250座桥梁需要加固,共需加固费用9 000万美元。经过九年加固,到1990年才加固了90余座,只加固了应加固桥梁总数的1/3左右,这主要是因为加固费用难以解决,使加固任务难以完成。
行驶于公路上的车辆,其总质童和轴距的限值,是对桥梁破坏最大的两个因素。各国为了保障公路运输安全,防止车辆总质量超过桥梁的极限承载能力,均采取了极严格的限制措施。美国和加拿大,是用“轴桥公式”来控制最大允许总质量的。
三、公路运输车辆轴载质量和总质量超限对经济效益的影响
在研究提高公路运输综合经济效益时,应当全面考虑,即在考虑提高运输车辆轴载质量和总质量时,不但要提高公路运输企业的经济效益,而且还要提高公路部门和整个社会的综合经济效益。
从国际上公路超限运输的发展来看,公路运输企业,往往只追求提高自己的经济效益;汽车制造部门,只要有人要求和购买高轴载质量和总质量的车辆,就制造生产,因此出现了片面提高汽车轴载质量和总质量的超限车辆。这样做的结果,使公路上行驶的超限 运输车辆大大增加了,给公路部门带来了巨大的经济负担。二者相 比,提高车辆轴载质量和总质量后,给运输企业、汽车生产厂家带 来的经济效益,大大低于国家或公路管理部门用于公路路面补强 和公路桥梁加固的费用。从社会、经济效益两方面综合衡量,得不偿失。据德国巴特雷研究所,对提高汽车的轴载质量和总质量限值 标准后的经济效益综合研究结果表明:如把三轴和四轴汽车,以及汽车列车的轴载质量限值标准,提髙18%时,运输企业的经济效 益,就可大大提高。但是,政府因此而投人的公路路面补强的费用, 却大大超过r运输企业所获得的经济效益。
那么,如何才能既提高运输企业的经济效益,又不影响社会的 综合经济效益呢?这就需要采取不同时提高汽车轴载质量和总质 量的办法,而是采取增加轴数,提高总质量的措施。德国运输界做 过计算,在不增加汽车轴载质量限值的情况下,仅给汽车列车增加一根轴,便可将其总质量从32t提高到42t。在运量不变的情况下,使用42t汽车列车,可节约运费约25%;每100吨公里,可节约燃 料约20%。降低运输成本的主要因素有二:一是减少驾驶员工资 开支,此项约占运输成本的40%;二是减少燃料消耗,节约油料 费,此项约占运输成本的22%。据美国西部使用长大汽车列车的运输公司反映,应用不增加轴载质量,只是加长汽车列车,提高总质量,可以节约运输成本20%〜50%;长大汽车列车,比普通半挂列车,可以节省燃料10%〜45%。
加拿大运输部,为T统一全国公路超限运输限值标准,组织进行了“加拿大汽车尺寸与质量的研究”的课题。经过研究后.提出四种推荐方案,这四种方案都是以不增加轴载质景限值为前提的,其中只有个别省提高轴载质量0. It左右。双联轴与原限值标准持平,三联轴各省平均起来,变化也不大,而总质量却有不同程度的提高,个别省提高的幅度还比较大。
对四种方案的评价:每种方案都大大提高了汽车运输的经济 效益;用于公路路面和桥梁的补强、加固费用,增长不大,尤其是公路路面的补强费用,是负增长,这是因为每吨货物对路面产生的平均当量,单轴的荷载,呈下降趋势,可以节约汽车运输费用的6% 〜11%。如果采用这种办法,汽车运输企业增加的经济效益与公路 路面补强和桥梁加固所支出的费用相抵,加拿大每年可增加经济效益1. 47〜2. 27亿加拿大元。但是如果片面提高汽车轴载质量的限值标准,就会给公路路面和桥梁带来不可估量的损失。所以,在 提高公路运输车辆的轴载质量限值时,必须全面考虑社会的综合经济效益,谨慎从事。
四、公路运输车辆轴载质量和总质量限值的协调和统一
随着跨国、跨地区公路运输车辆的不断发展,国与国之间、地区与地区之间的经济往来,越来越频繁,而且有的是门到门的直达运输。所以,公路运输车辆的轴载质量和总质量限值标准,应当协调统一。这点对陆上相邻国家的公路运输尤为重要。
从50年代末开始,一些国际组织和研究机构,就为统一各地区、国家间的公路运输车辆限值标准,做了大量的调查研究,并在公路运输发展的不同时期,提出了不同的推荐限值标准。直到现在,尽管尚未制定出国际统一的限值标准,但许多国家都参照国际 或地区性组织,以及研究机构提出的建义限值标准,结合本国的A 体情况,制定了互相接近的车辆限值标准。车辆限值标准的制定,正在朝着国际或地区统一的方向发展。
欧共体从成立起,就开始研究、协调统一成员国之间的汽车质量限值和尺寸限值标准,欲统一成员国之间公路超限运输的法规,从而保证各成员国之间,拥有公路运输平等竞争的关系,以实现贸易的平等竞争。这点在国际范围内,欧共体走在其它国际组织的前列。1978年,欧共体又重新提出,研究协调“欧洲载货汽车质量和 尺寸”的问题,直到1984年,在欧共体国家交通部长理事会上,才达成关于“道路车辆质量、尺寸和其它技术特性的规定”的阶段性初步协议,到1990年才达成正式协议,历时长达12年之久,可见其问题的长期性和复杂性。
在协议执行前,欧共体12国采用的单轴载质量在10〜13t之间,总质量在32.5〜50t之间,以后又经过多次反复磋商,最终是采用了“平均值理论”的方法。什么是“平均值理论”的方法呢?极 其简单,就是把欧共体12国现行的汽车轴载质量和总质量限值标准相加,然后用12除总和,就得出了轴载质量和总质量的平均值,这就是欧共体统一的汽车轴载质量和总质最限值标准,平均值栏列的轴载质量11.5t,总质量40. 5t,就是欧共体成员国 统一执行的轴载质量、总质量限值标准。
欧共体交通部长理事会,为保证决议的实施,还统一规定了最终执行协议期限:五轴半挂车的驱动轴,从1992年1月1日起执行;轴载质量11. 5t,四轴组合车、载货汽车的总质量,以及这些车 型驱动轴载质量为11.5t,从1993年1月1日起执行。
自1984年欧共体达成协议后,多数成员国,将其规定限值标准,纷纷引入本国法律,以维护本国公路运输企业,在国际竞争中的地位。在引入本国法律后的几年中,比利时、丹麦、荷兰降低了汽 车质量的限值标准:比利时将单轴载质量限值由13t降为12t;丹麦将总质童限值由48t降为44t;荷兰将总质量限值由5〇t降为 40t。德国、法国、卢森堡、葡萄牙和西班牙,不同程度地提高了总质量的限值标准。各国在执行协议时,都根据本国的实际情况,采取了不同的措施。以德国为例,将汽车轴载质量的限值标准,从l〇t 提高到11. 5t,是分两步实现的:第一步,1986年7月,从10t提高 到lit;第二步,1990年8月,又从lit提高到11.5U。
所以造成这种情况,主要是在提高车辆载质量时,只是考虑到提高本国公路运输企业,在国际竞争中的地位,而没有全面考虑,在提髙车辆总质量后,给公路路面和桥梁带来的补强和加固费用的增加。
公路运输车辆轴载质量和总质量限值标准的统一和协调,除在国际上,洲与洲之间、国与国之间存在外,美国、加拿大、澳大利亚三国,在国内的州(省)与州(省)之间同样存在。近20 年来,这些国家对车辆的轴载质量和总质量限值标准,进行了调整,相继颁布了一些新的法规,旨在协调和统一国内公路运输车 辆的轴载质量和总质量限值标准,解决影响国内公路运输车辆顺利通过的问题。
五、公路运输车辆总质量限值提高对铁路货运的影响
公路超限运输车辆,总质量限值提高后,普遍认为铁路货运量会下降。由于公路采用了重型车辆和汽车列车,大大提高了公路的货运能力,降低了货运成本,运价随着降低,这样就会把大量的货流量吸引到公路运输上来,特别是对铁路的货运影响较大。
加拿大铁路运输部门,在公路运输车辆提高总质董限值标准后,对铁路运输产生的影响,进行过专门的调査研究,结论是:对铁路运输会产生以下威胁:
(1) 公路运输车辆货运费用和费率的降低,将会导致铁路货物的运量减少。
(2) 公路运输的竞争能力提高后,铁路将被迫降低货物运价,从而导致铁路运输部门收人减少。据调査分析,铁路运输部门,因货流量转移而引起的年经济损失,约占原来年收入的4%〜9%。
以加拿大西部萨斯喀彻省的化肥运输为例,70年代化肥运输,主要是铁路承担,当然也有极少部分是公路车辆运输。但自90 年代初,公路运输车辆总质量限值标准提高后,公路运价降低了(每吨公里下降到16〜18加拿大元),到90年代中期,该省的化肥运输任务,几乎全部转到了公路运输部门。
当然,对公路运输车辆的总质量限值提高后,会影响铁路货物运输的观点,也有不同看法。德国的公路运输企业界认为,铁路和公路之间的竞争,并不会因为提高公路运输车辆的总质量限值标准而加剧,因为这是两种不同的运输方式,不存在替代关系。提高公路运输车辆的总质量限值标准,只是在公路货运方面,采用的合 理化措施。加大公路运输车辆载质量的限值标准,反而可以促进公 路和铁路的联合运输,并推动铁路运输的发展。
六、公路运输车辆轴载质量与总质量 限值的提高对交通安全的影响
公路运输车辆,由于轴载质量和总质量的提高,肯定会对公路交通安全带来不利的影响。因为要提高质量限值标准,就要增加轴数,改变轴距,改变列车的组合,加长或加宽加高车辆的外形尺寸。这样会给车辆行驶的自身安全,带来诸多不安全因素,同时也给与之相关的公路、桥梁、隧道、渡口,以及其它公路设施,带来了不利因素。这样的车辆,在通过公路弯道、交叉道口时,可能因与公路设施的转弯半径不相适应,正常操作受到限制;因车辆高度增加,行车的稳定性降低了;因车辆长度增加,扫空宽度加大,易偏离中线,造成翻车,等等,总之会对交通行车安全,带来很大的不利。
美国对公路超限运输车辆的事故率,专门进行过调査统计,从中发现,由牵引、半挂、全挂车组成的组合列车,所发生的事故率,明显高于其它车辆的事故率。如果半挂列车的事故率为1时,那么,三挂列车的事故率指数则为4.14。据美国犹他州和科罗拉多州驾驶过三挂列车的司机反映,三挂列车的安全性能,不如其它车 辆。这主要是因为横摆比其它任何类型的车辆都严重。目前,美国 的一些州,已不允许使用三挂列车,这主要是出于对交通安全的考虑。
七、公路超限运输车辆对环境的影响
公路超限运输车辆,会对周围环境带来不利影响,这是可以肯定的。一些经济比较发达的国家,已取得的研究成果表明,主要影响有以下几方面:
(1) 噪声公路运输车辆,随着轴载质量和总质量的超限,必然增加发动机部分的驱动功率,因而噪声也就增大。据日本测试,一辆大型载货汽车的噪声,相当于十辆小客车的噪声之和。
(2) 振动由.于汽车总质量超限,会直接造成对环境的振动影响。这种影响除取决于汽车的质量外,还取决于汽车的轴数、轮胎内压力和悬架结构。如果汽车增加总质量后,采用减振性能好的空气悬挂,或者采用减振性能好和空气悬挂相当的其它悬挂,可以减轻因增加总质量后,对环境造成的振动影响。当然路面平整度好 时,也可以减轻对环境振动的影响。总之,不论采取何种措施,只能 减轻对环境振动的影响,而不能彻底杜绝。
(3) 污染空气从国际范围看,公路运输车辆,大多采用柴油发动机作动力。柴油机排放的一氧化碳、氮的氧化物和碳氢化合物,比汽油机要少。虽然有较多的未燃烟含量,少童的芳香族化合物和硫化物,但通常认为,这些排放物,较前述有害气体,对人体健康的危害要小一些。如果是采用汽油发动机作动力的重型运输车 辆,那么就会产生更为严重的污染。
(4) 电力、通讯设施的动迁由于公路超限运输车辆的通行,必然会影响公路沿线已有的电力、通讯、广播等设施。为使超限运输车辆通过,就需要适当地动迁部分公路沿线的电力、通讯、有线广播等设施。
(5) 影响公路沿线的绿化带在公路沿线宜林路段,种植树木,称为公路的绿化带。如果在这些路段,超限运输车辆通行时,必然要砍伐树木,因而影响公路的绿化工程。
以上说明,公路运输车辆,在提高轴载质量、总质量和外形尺寸的限值标准后,进行公路超限运输时,对公路周围的环境,会造成不利影响。
八、公铬载货运输车辆超载情况
国际上许多国家,公路车辆在运输货物时,普遍存在着超载现象,而且超载车辆占相当高的比例。据德国调査,超载车辆占50%,其中有5%〜7%的车辆超载达20%。又据日本调查,高速公路上载货车辆超载者约占20%,而且夜间超载比例较大。美国1984年公布的数字表明,载货汽车超载的有67. 5万辆,比上年增加近15% ;1985年超载的车辆数增加到68.1万辆。据美国几个州的调查表明,40%〜60%的大型载货汽车超载,特别是在夜间,因称重设备关闭,超载车辆更多。
为了避免超载车辆对公路造成早期破坏,欧共体成员国和美国、日本、加拿大等国,都采取了监督、检查措施。例如设置固定和流动质量检测站和对超载车辆处以罚款等等。但始终遏制不住超载运输现象。因此,一些国家,在制定车辆的载质量限值标准时,不得不把超载考虑进去。德国公路建设部门指出,在尚未抑制住超载运输的情况下,提高公路运输车辆的限值标准,就等于使超载运输 合法化。若提高车辆总质量限值标准,新的超载运输车辆又会产生。这种恶性循环,必然对公路造成不可想象的破坏,应当引以为诫。
九、公路运输车辆荷载分布不均导致后轴超限
公路运输车辆荷载分布不均匀,是造成后轴或轴组的载质量超过限值的原因之一。因而也就成为研究公路超限运输车辆限值标准时,应当考虑的因素。
载货车辆的设计,是以载荷在车上平均分布的假设为前提的,但在实际运输过程中,这种理想的轴载荷,往往在装货过程中很难做到,往往是载荷重心在车辆的后侧。因此,造成车辆在不超总质量限值的情况下,超过了轴载质量的限值标准。据德国调查资料表明,在两轴载货车辆中,总质量的66%集中在载货车辆的后轴上;在三轴的载货车辆中,有78%的总质量集中在双联轴上,这就不 可避免地造成后轴实际载荷,长期超过规定的轴载质量限值标准。当单轴载质量限值为l〇t时,其实际的后单轴载质量已达10. 6t,单轴载质量限为值lit时,其实际的后单轴载质量已达11.9t;当 双联轴载质童限值为16t时,其实际后轴载质量已达到17. 2t;双 联轴载质量限值为17. 6t时,实际后轴载质量已达18. 6t。
有些公路运输车辆,装载后的总质量没有超过限值标准,由于 在实际运输过程中,装载分布不均勻,其后轴也会超过限值标准。
十、公路运输车辆轴载质量限值与动态载荷
公路动态载荷,是运输车辆在公路上行驶的过程中,对公路路面、公路桥涵等公路设施,所增加的载荷。目前,世界各国有关车辆质量的限值标准规定中,所涉及的均为车辆处于静止状态时的载荷。然而,公路路面、公路桥涵等公路设施,所承受的却是静态载荷和冲击载荷之和。一般动态载荷,取决于车辆的减震性能(如悬挂、减震装置和轮胎种类及内压力等因素),车辆行驶速度,公路路面、桥面的平整度。动态载荷和静态载荷,二者有密切的关系,但不能等同。静态轴载荷值越大,车辆在行驶过程中,所产生的动态载荷值也就越大。车辆的动态轴荷,即使是减震性能极好的车辆,在其行驶时,所产生的动态轴荷也比静态轴荷高。因此,在制定车辆质量限值标准时,必须根据车辆和公路技术状况,考虑到可能产生的态动荷载。
十一、公路超限运输对车辆车型的影响
由于公路运输车辆受到轴载质量和总质量限值的制约,世界上有许多国家,已在发展大型化的公路货运汽车,尤其是汽车列车化的发展更为明显。
货运车辆总的发展趋势是大型化。就载货运输的单车而言,两轴车的拥有童和年行驶的公里数,呈下降趋势,而三轴车(即后轴采用双联轴)的拥有量和年行驶的公里数,则在不断地增加;汽车列车以五轴以上的车型为主。据德国1980〜1985年,在全国公路网中的调查表明,两轴牵引车和三轴半挂车组成的半挂列车,及三 轴载货单车和两轴挂车组合成的全挂列车,在公路货运车辆中,占了主导地位。美国和加拿大,由于轴载质量限值标准较低,双挂汽车列车成了公路货运的主要车型。公路运输车辆的车型,正逐渐朝着大型化、列车化的方向发展。
十二、公路超限运输车辆对税费的影响
国际上绝大多数国家,公路运输车辆的通行费,是按照运输车 辆的吨位或者是轴载质量收取的,凡超限运输车辆,均采取了罚款的办法。因此,公路运输车辆限值标准的变化,必然会带来车辆税 费的变化。所以,在考虑提高车辆的限值标准时,一定要考虑到给运输车辆增加税费和罚款的问题。在变动公路运输车辆的限值标准时,一定要综合考虑,全面照顾到各方面因素和经济效益,切不可顾此失彼,引发出新的问题。
综观以上国际公路超限运输研究的十二个方面,有力地说明了,超限运输的研究,已经历了许多年的历史,研究项目在不断增加,研究领域在逐步扩大,研究方面越来越广,这既说明了公路超限运输的长期性,又说明了它的复杂性。公路超限运输,不仅牵涉到公路路面、公路桥梁、公路隧道和公路的其它设施,而且还涉及到装载货物在车辆各轴的载荷分布、动态荷载、车型变化与组合、运输经济效益、交通安全、环境保护、国际上国家相互间公路运输的关系与铁路运输的关系以及税费的增加等等许多方面。因此,在提高车辆的质量和外形尺寸的限值标准时,一定要照顾到各相关方面的关系,综合权衡利弊,慎重决策,以免造成不利影响。



