پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

بررسی تأثیر توزیع نامناسب بار محوری وسایل نقلیه باری بر عملکرد روسازی با استفاده از داده‌های توزین حین حرکت (مطالعه موردی: تهران-رودهن) 1404

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محسن ابوطالبی اصفهانی 1
محمد نام آور جهرمی 2
مهسا گرجی 3
مرضیه اسماعیلی 3
1 دانشیار، گروه راه آهن و مهندسی برنامه ریزی حمل و نقل، دانشکده عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
2 دانش‌آموخته دکتری، مسئول بخش تحقیق و توسعه‌(R&D)، شرکت زرین سپاهان، اصفهان، ایران
3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه راه آهن و مهندسی برنامه ریزی حمل و نقل، دانشکده عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
10.22034/tri.2026.579474.3446
چکیده
حمل‌ونقل جاده‌ای که از مهم‌ترین ارکان زیرساخت‌های اقتصادی و توسعه‌ای کشور است سهم چشمگیری از سرمایه‌های ملی را به خود اختصاص داده و نقشی تعیین‌کننده در پایداری و رشد اقتصادی ایفا می‌کند. ازاین‌رو، صیانت و نگهداری بهینه از زیرساخت آن یعنی روسازی راه‌ها، از اهمیتی ویژه برخوردار است. باوجود آنکه عمر طراحی روسازی‌ها در ایران معمولاً بین ۱۰ تا ۲۰ سال پیش‌بینی می‌شود، در عمل بروز خرابی‌ها در بسیاری از موارد بسیار زودتر و غالباً در فاصله ۵ تا ۶ سال پس از بهره‌برداری مشاهده می‌گردد؛ مسئله‌ای که ضرورت بازنگری در شیوه‌های طراحی، اجرا و نگهداری این زیرساخت‌های حیاتی را بیش‌ازپیش آشکار می‌سازد. یکی از فرضیات مهم‌ که در بروز این خرابی‌ها موثر است، بارگذاری بیش از حد وسایل نقلیه و به‌ویژه توزیع غیراصولی بار بر محورهای آن‌هاست؛ به‌طوری که عدم رعایت الزامات آیین‌نامه‌ای در این زمینه، منجر به افزایش تنش‌های وارد بر روسازی و تسریع در روند تخریب آن می‌گردد. براین‌اساس، در پژوهش حاضر با استفاده از داده‌های ثبت‌شده توسط سیستم توزین در حال حرکت (WIM) در محور تهران–رودهن، الگوی توزیع بار محوری وسایل نقلیه مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته است. تحلیل‌ها در چهار سناریو انجام شد: در سناریوی نخست، تمامی وسایل نقلیه، اعم از بارگیری‌شده و بدون بار، در نظر گرفته شدند. در سناریوی دوم، تنها وسایل نقلیه بارگیری‌شده مورد بررسی قرار گرفتند. در سناریوی سوم، وسایل نقلیه دارای اضافه‌بار تحلیل شدند؛ و در سناریوی چهارم، محورهای دارای اضافه‌بار در وسایل نقلیه مدنظر قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در سناریوهای اول و دوم، هیچ‌گونه اضافه‌باری مشاهده نشد. بااین‌حال، در سناریوی سوم، 6/56 درصد از وسایل نقلیه دارای اضافه‌بار بودند و در سناریوی چهارم، 4/89 درصد از محورها بار بیش از حد مجاز داشتند. این یافته‌ها بیانگر تأثیر قابل‌توجه توزیع نامناسب بار در افزایش بارگذاری وارده بر روسازی است.
کلیدواژه‌ها
بار محور مبنای هم‌ارز
سیستم توزین در حال حرکت
ضریب بار هم‌ارز
وسایل نقلیه باری
خرابی

عنوان مقاله English

Investigating the Effect of Improper Axle Load Distribution in Freight Vehicles on Pavement Performance Using Weigh-in-Motion Data (Case Study: Tehran–Rudehen)

نویسندگان English

Mohsen Aboutalebi Esfahani 1
Mohammad Namavar Jahromi 2
Mahsa Gorgi 3
Marziyeh Esmaeili 3
1 Associate Professor, Department of Transportation, Faculty of Civil and Transportation, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
2 Ph.D., Grad., R&D Department, Zarrin Sepahan Company, Isfahan, Iran.
3 M.Sc., Grad., Department of Transportation, Faculty of Civil Engineering and Transportation, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
چکیده English

Road transport, as one of the most critical pillars of a country's economic and developmental infrastructure, accounts for a significant portion of national capital and plays a decisive role in economic sustainability and growth. Therefore, the optimal maintenance and preservation of road pavements are of particular importance. Although the design life of pavements in Iran is typically estimated to be between 10 and 20 years, in practice, distress often appears much earlier, usually within 5 to 6 years after opening to traffic—an issue that further highlights the need to revise design, construction, and maintenance practices for these vital infrastructures. Research indicates that one of the most significant factors contributing to such distress is vehicle overloading, particularly improper load distribution across axles. Failure to comply with regulatory requirements in this regard increases stress on the pavement and accelerates its deterioration. Accordingly, the present study analyzes and evaluates axle load distribution patterns using data recorded by a Weigh-in-Motion (WIM) system on the Tehran–Rudehen axis. The analysis was conducted under four scenarios: In the first scenario, all vehicles (both loaded and unloaded) were considered. In the second scenario, only loaded vehicles were examined. In the third scenario, overloaded vehicles were analyzed. In the fourth scenario, overloaded axles within vehicles were considered. The results showed that in the first and second scenarios, no overloading was observed. However, in the third scenario, 56.6% of vehicles were overloaded, and in the fourth scenario, 89.4% of axles carried loads exceeding the permissible limit. These findings indicate the significant impact of improper load distribution on increasing the load imposed on the pavement.

کلیدواژه‌ها English

Equivalent Single Axle Load
Weigh-in-Motion (WIM) System
Equivalent Axle Load Factor
Heavy Vehicles
Pavement Distress
-ابوطالبی اصفهانی، محسن، رضوانی، مهرداد (1398). تأثیر اصلاحیه مقررات حمل‌ونقل بار بر خرابی و اضافه‌بارها با استفاده از سامانه هوشمند (مطالعه موردی استان اصفهان). فصلنامه علمی-پژوهشی مهندسی حمل‌ونقل، 16(4)، 34-15.
-ابوطالبی اصفهانی، محسن.، رضوانی، مهرداد (1397). قیمت‌گذاری و بررسی اخذ عوارض عبور خودروها براساس صدمه وارده به روسازی با استفاده از سامانه هوشمند (مطالعه موردی: محورهای اصفهان). فصلنامه علمی-پژوهشی مهندسی حمل‌ونقل، 15(4)، 79-61.
-ایوبی‌نژاد، جلال، برادران رحمانیان، نصیر، جراحی، آرمین (1401). بررسی تأثیر تردد ناوگان باری دارای اضافه تناژ بر کاهش طول عمر روسازی‌های انعطاف‌پذیر با استفاده از اطلاعات سامانه‌های توزین حین حرکت. پژوهشنامه حمل و نقل، 19(1)، 186-177.
-محمدی، کبری.، مرشدی، مسعود.، معصومی، مصطفی.، رحیم‌اف، کامران. (1399). تأثیر سامانه توزین در حال حرکت بر ارتقای عملکرد برخورد با تخلفات ترافیکی. مطالعات مدیریت ترافیک، 15(58)، 170-149.
-معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس‌جمهور (1390). آیین‌نامه روسازی آسفالتی راه‌های ایران (تجدید نظر اول) (نشریه شماره 234).
-Adresi, M., Abedi, M., Dong, W., & Yekrangnia, M. (2024). A review of different types of weigh-in-motion sensors: State-of-the-art. Measurement, 225, 114042.
-Ahn, S., Kandala, S., Uzan, J., & El-Basyouny, M. (2011). Impact of traffic data on the pavement distress predictions using the mechanistic empirical pavement design guide. Road Materials and Pavement Design, 12(1), 195-216.
-Arifin, M. Z., Prabowo, P., & Wicaksono, A. D. (2024). Modeling of road damage prediction due to overload using HDM-4 method. EUREKA: Physics and Engineering(1), 70-81.
-Aydin, M. M., & Topal, A. (2019). Effects of pavement surface deformations on traffic flow. Transport, 34(2), 204-214.
-Bosso, M., Mota, R., Vasconcelos, K., & Bernucci, L. (2019). Impact of overloaded vehicles on asphalt pavement fatigue life. Paper presented at the Proceedings of the ICWIM8-international conference on weigh-in-motion.
-Bosso, M., Vasconcelos, K. L., Ho, L. L., & Bernucci, L. L. (2020). Use of regression trees to predict overweight trucks from historical weigh-in-motion data. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), 7(6), 843-859.
-Brzozowski, K., Maczyński, A., Ryguła, A., & Konior, T. (2023). A weigh-in-motion system with automatic data reliability estimation. Measurement, 221, 113494.
-Burnos, P., Gajda, J., Sroka, R., Wasilewska, M., & Dolega, C. (2021). High accuracy weigh-in-motion systems for direct enforcement. Sensors, 21(23), 8046.
-Chen, Y., Wang, K., Zhang, Y., Luo, R., Yu, S., Shi, Q., & Hu, W. (2020). Investigating factors affecting road freight overloading through the integrated use of BLR and CART: A case study in China. Transport, 35(3), 236-246.
-Cremona, C. (2001). Optimal extrapolation of traffic load effects. Structural Safety, 23(1), 31-46.
-Hashim, I. H., Badawy, R. M., & Heneash, U. (2023). Impact of Pavement Defects on Traffic Operational Performance. Sustainability, 15(10), 8293.
-He, Y., Li, J., Xu, X., Li, A., Liu, H., Jiang, T., & Shi, K. (2021). Influence of overloaded vehicles on pavement life based on WIM data. Paper presented at the IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.
-Jacob, B., & Cottineau, L.-M. (2016). Weigh-in-motion for direct enforcement of overloaded commercial vehicles. Transportation Research Procedia, 14, 1413-1422.
-Jacob, B., & Schmidt, F. (2019). ICWIM8-8th Conference on Weigh-in-Motion-Book of proceedings. Paper presented at the ICWIM8, 8th International Conference on Weigh-in-Motion.
-Jacob, O. O., Chukwudi, I. C., Thaddeus, E. O., & Agwu, E. E. (2020). Estimation of the impact of the overloaded truck on the service life of pavement structures in Nigeria. Int. J. Traffic Transp. Eng, 9, 41-47.
-Jahromi, M. N., & Sarkar, A. (2025). Stone Matrix Asphalt and silica-aerogel composite: mechanical and structural performance. Results in Engineering, 106219.
-Jahromi, M. N., Sarkar, A., Mansourian, A., & Zaghi, A. E. (2025). Mechanical Performance of Hot-Mix Asphalt Modified with Porous Nanosilica Aerogels. Journal of Materials in Civil Engineering, 37(1), 04024436.
-Khalifa, N. A., Zulkiple, A., & Ogab, M. (2020). The impact of different road damage factors on the pavement of local roads (JKR U2/U3) in Malaysia. International Journal of Pavement Research and Technology, 13(3), 240-246.
-Kim, J. W., Jung, Y. W., Utebayeva, A., Kamaliyeva, Z., Collins, N., Sarbassov, D., Amanzhlova, R. (2021). High-performance high-speed WIM for sustainable road load monitoring using GIS technology. Transport Problems, 16(4), 149-162.
-Kumar, S., Arya, A., Gupta, A., & Bhola, K. (2020). Methodology of Studying Impact of Vehicle Overloading on Pavement Surface and Design of Overall Thickness. International Research Journal of Engineering and Technology, 7(5), 3666-3672.
-Masud, M. M., Haider, S. W., Selezneva, O., & Wolf, D. J. (2020). Impact of WIM systematic bias on axle load spectra–A case study. In Advances in Materials and Pavement Performance Prediction II, CRC Press, 64-67.
-Masud, M. M., Haider, S. W., Selezneva, O., & Wolf, D. J. (2024). Representative weigh-in-motion (WIM) system accuracy and guidelines for equipment selection based on sensor, site, and calibration-related factors. International Journal of Pavement Research and Technology, 17(3), 732-749.
-Morovatdar, A., Ashtiani, R. S., & Mahmoud, E. (2023). Mechanistic approach to predict service life of flexible pavements subjected to heavy traffic loads. Road Materials and Pavement Design, 24(2), 427-446.
-Namavar Jahromi, M., Sarkar, A., Mansourian, A., & Esmaeil Zaghi, A. (2024). Bitumen and silica-aerogel composite; thermal analysis of reaction, structural and mechanical properties. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 149(22), 13483-13494.
-National Academies of Sciences, E., & Medicine. (2020). Use of Weigh-in-Motion Data for Pavement, Bridge, Weight Enforcement, and Freight Logistics Applications.
-Ojha, K. N. (2018). Overloading and pavement service life—a case study on narayanghat-mugling road, nepal. Journal of Transportation Technologies, 8(4), 343-356.
-Pais, J. C., Figueiras, H., Pereira, P., & Kaloush, K. (2019). The pavements cost due to traffic overloads. International Journal of Pavement Engineering, 20(12), 1463-1473.
-Pratt, D., Choi, Y., Plemel, M., & Papagiannakis, A. (2022). Continuous calibration weigh-in-motion system using static weight data. Transportation research record, 2676(12), 740-749.
-Ryguła, A., Brzozowski, K., & Maczyński, A. (2020). Limitations of the effectiveness of Weigh in Motion systems. Open engineering, 10(1), 183-196.
-Rys, D., & Jaskula, P. (2018). Effect of overloaded vehicles on whole life cycle cost of flexible pavements. Paper presented at the Civil Infrastructures Confronting Severe Weathers and Climate Changes Conference.
-Rys, D., Judycki, J., & Jaskula, P. (2016). Analysis of effect of overloaded vehicles on fatigue life of flexible pavements based on weigh in motion (WIM) data. International Journal of Pavement Engineering, 17(8),716-726.
-Rys, D., Więckowski, P., Wasilewska, M., & Dołęga, C. (2024). Impact of accuracy of weigh-in-motion data for pavement analysis and design: influence of temperature variations. Road Materials and Pavement Design, 1-18.
-Sholichin, I., & Rumintang, A. (2018). Relation analysis of road damage with excessive vehicles load on Kalianak road Surabaya. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series.
-Sujon, M., & Dai, F. (2021). Application of weigh-in-motion technologies for pavement and bridge response monitoring: State-of-the-art review. Automation in Construction, 130, 103844.
-Taylor, B. D., Bergan, A., Lindgren, N., & Berthelot, C. F. (2000). Heavyweight safety: overweight commercial vehicles are a safety hazard to other motorists and have an inordinate impact on infrastructure. Traffic technology international: the international review of advanced traffic management. 2000.
-Titi, H. H., Coley, N. J., & Latifi, V. (2018). Evaluation of Pavement Performance due to Overload Single‐Trip Permit Truck Traffic in Wisconsin. Advances in Civil Engineering, 2018(1), 1070653.
-Ventura, R., Barabino, B., Vetturi, D., & Maternini, G. (2023). Monitoring vehicles with permits and that are illegally overweight on bridges using weigh-in-motion (WIM) devices: A case study from Brescia. Case studies on transport policy, 13, 101023.
-Warscotte, L., Boreux, J., Antofie, A., & Corbaye, D. (2023). Direct enforcement in Belgium with high speed weigh-in-motion
(HS-WIM). Electronics, 12(3), 555.
-Yu, Y., Cai, C., & Deng, L. (2016). State-of-the-art review on bridge weigh-in-motion technology. Advances in Structural Engineering, 19(9), 1514-1530.
پژوهشنامه حمل و نقل
دوره 23، شماره 4
زمستان 1405
صفحه 1-30