基于多方式選擇的區域停車換乘設施選址研究

王　睿　繆祥杰

(同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室　上海　201804)

基于多方式選擇的區域停車換乘設施選址研究

王睿繆祥杰

(同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室上海201804)

摘要當區域內停車換乘設施布設過于密集時，易造成相鄰設施點互相競爭、資源浪費，甚至引發出行效率下降，而既往的研究通常重視換乘需求最大化，忽略了這一現象對選址的影響。文中通過建立嘉定城區的模擬路網，對多種出行方式定義效用函數，運用MATLAB程序進行靜態交通分配仿真，得到在不同位置設置換乘設施情況下，出行者選擇停車換乘的比例和平均單位距離出行時間。結果表明，停車換乘設施的服務半徑為2～5 km；當區域內換乘設施由2個增加為3個時，平均單位距離出行時間反而增加約8%。

關鍵詞交通規劃停車換乘選址交通仿真區域多方式

傳統的停車換乘(park and ride，P&R)設施選址研究，通常基于最大化覆蓋換乘需求[1]，最大化攔截網絡交通流[2]，使用基于經驗的應用圖形輔助設計、基于知識工程的專家決策[3]，或者在用戶均衡條件下以經濟效益最大化、出行成本最小化為目標確定換乘停車場點位[4]。但在地鐵線路既定的情況下，因為換乘設施服務范圍的局限，當一定區域內換乘設施布設過于密集時，易造成相鄰設施點互相競爭、資源浪費，甚至引發出行效率下降。有學者根據調查提出鄰近P&R設施的可達性、停車費用等多方面因素會影響出行者對不同設施的選擇意愿，在一定距離內的2個或2個以上的P&R設施存在一定的競爭關系[5]；有學者試圖量化P&R措施對減少路網上車公里數的能力[6]。本文以嘉定新城停車換乘設施選址為例，通過建立模型，對比多種停車換乘設施布局方案之下停車換乘對出行者的吸引程度及平均單位距離出行時間，對區域內相鄰停車換乘設施相互影響及選址規律進行進一步研究。

1P&R出行方式選擇模型

嘉定新城的日常出行包括全程自駕、地面公交、停車換乘和步行換乘地鐵4種出行方式。效用函數一般通過不同的度量函數實現，需要將不同量綱的出行成本通過參數換算成統一量綱。結合范文博等人[7]對各種出行方式效用函數的研究及各指標數據獲取的難易度、可信度，對4種出行方式的效用函數分別定義。

(1) 全程自駕。出行者駕駛小汽車由出發節點經過地面道路和高速公路到達城市中心區，出行成本c1包括自駕行程時間、燃油消耗，以及停車收費。

(1)

(2) 地面公交。出行者乘坐公交由出發節點經過地面道路和高速公路到達城市中心區，期間需要1次或2次換乘，出行成本c2包括公交行程時間、在車站的候車時間以及公交票價。

(2)

(3) 停車換乘。出行者駕駛小汽車由出發節點經過地面道路到達地鐵站，換乘地鐵進入城市中心區，出行成本c3包括總行程時間、候車時間、燃油消耗、停車收費，以及地鐵票價：

(3)

(4) 步行換乘地鐵。出行者步行由出發節點經過地面道路到達地鐵站，換乘地鐵進入城市中心區，出行成本c4包括地鐵行程時間、步行時間、候車時間以及地鐵票價.

(4)

表1　效用函數參數取值

2算例分析

2.1　研究對象及選址方案

選取上海市嘉定城區作為研究對象，范圍包含了嘉定鎮街道、嘉定工業區、菊園街道和新成路街道的大部分區域以及馬陸鎮和安亭鎮的小部分區域，目的地均假定為曹楊路中山北路交叉口，見圖1。

圖1　路網和OD點位

其中，根據嘉定主城區總體規劃(2004~2020年)，黑色線條將嘉定城區分為8個區域，路網由地面道路、高速公路、公交線路、地鐵線路組成，其中，地面道路連接所有出行節點，地鐵線路特指十一號線。結合十一號線，該研究區域內P&R設施備選點位共5個，分別位于嘉定北站、嘉定西站、白銀路站、嘉定新城站和馬陸站，見圖2。

圖2　嘉定城區11號線地鐵站

由于無法獲得研究區域內詳實的經濟、人口數據，本次仿真中未對各區域的交通需求進行完整預測。根據2010年中國千人擁車數50輛，在嘉定城區總體規劃人口規模基礎上，取各區域人口總量的1/25進行同比例縮放。

設計4種停車換乘設施布設方案，分別是：方案一，僅在嘉定西站設置P&R設施；方案二，僅在嘉定新城站設置P&R設施；方案三，分別在嘉定西站和嘉定新城站各設置P&R設施；方案四，分別在嘉定西站、嘉定新城站和白銀路站各設置P&R設施。假設P&R設施和地鐵無容量限制，車輛在抵達設施點后可成功停放，且自由換乘。利用MATLAB程序進行仿真運算，根據得到的結果進行評價。

2.2　單個方案(方案一)評價

在嘉定西站設置P&R設施時，擁車出行者選擇各出行方式的比例見表2。停車換乘使用比例較高的3個區域分別是南門(68)、老城(51)和菊園東(26)，比例較低的4個區域則是菊園西(10)、南西(81)、南東(106)和馬陸(96)。

表2　方案一仿真結果

根據西雅圖城市外圍巴士停車換乘設施調查數據報告[8]，當包含85%的停車換乘設施使用者，吸引區為拋物線形狀，從換乘設施起下游可達3.2～4.5 km，上游吸引范圍則遠至16.1 km，遠端弦長19.3 km；當僅包含50%的換乘設施使用者，吸引區為半徑4.0 km的圓，見圖3。根據表3可知，南門、老城和菊園東這3個區域中心點與嘉定西站的直線距離分別為2.4，2.1和3.9 km，這3個小區位于50%吸引圈內，停車換乘使用比例相對較高；菊園西與嘉定西站的距離只有0.3 km，適合步行換乘地鐵；而馬陸、南西和南東又與嘉定西站相距過遠，分別為7.2，5.9，4.2 km，且位于停車換乘設施點下游，因此這3個小區的停車換乘比例將近為0。仿真結果在一定程度上印證了學者們關于P&R設施吸引范圍的研究。

圖3　P&R吸引范圍示意圖

表3　方案一P&R設施點與需求點間的直線距離　km

2.3　4種方案對比評價

在得到各個方案的仿真結果后，對數據進行整理，得到4種方案多種交通方式出行比例以及對應的平均單位距離出行時間，見表4和圖4。

表4　4種方案多種交通方式出行比例　%

圖4　各個方案的平均單位距離出行時間

(1) 公共交通出行比例。根據表4，對比方案一和二，后者停車換乘出行者比例明顯提高，增幅7.9%，說明在區域內，當P&R設施設置在距離目的地更近、使車輛不發生背離目的地行駛的地鐵車站時，吸引力更大。對比方案二和三，后者停車換乘出行者比例進一步明顯上升，增幅7.6%，對比方案三和四，停車換乘出行者比例基本持平，該現象說明在區域內集中設置多處P&R設施對于增加停車換乘吸引程度的效果有限，在實際情況中，如果考慮土地價值、建設成本等因素，新增P&R設施可能是一種高投入低產出的行為。

(2) 單位距離出行時間。根據每位出行者一次出行時的出行距離和時間，計算出不同方案對應的平均單位距離出行時間(min/km)。隨著換乘設施點的增加，平均單位距離出行時間呈現出減少趨勢，表明交通出行效率提高；然而，當區域內換乘設施超過一定合理數量，如方案四共設置了3處換乘停車場，其平均單位距離出行時間反而高于方案三，按式(5)計算，增加約8%。

(5)

造成這種情況的原因可能是由于白銀路站新開的P&R設施使得嘉定新城站、嘉定西站周邊小汽車流進一步增多，造成P&R設施周邊的道路出現更嚴重的擁堵狀況，反而增加了停車換乘出行方式的行程時間和出行成本。

3結語

P&R設施具有一定服務半徑；由于相鄰設施點存在競爭，在一定區域內設置過多的換乘設施，不僅不能明顯增加停車換乘客流比例，反而會造成出行效率下降。本文未考慮P&R設施和地鐵容量限制以及出行者的隨機效用，可能造成仿真結果在一定程度上失真，需要在今后的研究中進一步完善。

參考文獻

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[2]KHAKBAZ A, NOOKABADI A S, SHETAB-bushehri S N.A model for locating park-and-ride facilities on urban networks based on maximizing flow capture:A case study of isfahan, iran[J].Networks & Spatial Economics,2013,13(1):43-66.

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[8]李明, 高建平, 陳雪佳.基于時間指標的p&R換乘需求預測研究[J].西部交通科技,2009(7):5-8,14.總第273期

Study on the Regional Location Choice of Park and

Ride Facility Based on Multiple Modes Choice

WangRui,MiaoXiangjie

(Key laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China)

Abstract：A discussion is provided on P&R location optimizations on a regional level, for which influences among adjacent facilities are important to be considered, however mostly neglected. By establishing a road network which simulates Jiading new city, defining different travel modes' utility functions and using MATLAB to simulate the static traffic assignment, the travelers' proportion choosing park-and-ride mode and the corresponding average travel time per distance in cases of locating park-and-rides in different places are obtained. It turns out that a P&R facility's service area is within a radius of 2-5km; there is an average travel time per distance increase of 8 percent when increasing the P&R sites' number from 2 to 3.

Key words:traffic planning; P&R location choice; traffic simulation; regional area; multiple modes

收稿日期：2015-07-29

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.047