山地城市新型坡地立體停車設施研究

王衛軍，廖志兵

(1.重慶交通大學土木工程學院，重慶　400074；2.江西省新余市公路管理局渝水分局，江西　新余　338025)

山地城市新型坡地立體停車設施研究

王衛軍1，廖志兵2

(1.重慶交通大學土木工程學院，重慶400074；2.江西省新余市公路管理局渝水分局，江西新余338025)

關鍵詞：山地城市；坡地停車；停車特性；新型立體停車設施；控制策略；泊位規模

0引言

隨著我國汽車保有量的持續快速增長，停車難已經成為制約我國各大城市發展的頑疾。車輛亂停亂放，不僅阻斷交通造成擁堵，而且誘發一系列的治安問題，給社會經濟、城市形象、和諧人居帶來極大的負面影響。要實現城市經濟社會可持續發展，就必須解決好停車問題。最核心的停車問題有兩點：(1)泊位供給不足；(2)駕駛人在尋找車位過程中信息嚴重不對稱，難以及時獲得停車位資源信息[1-2]。我國絕大部分城市停車產業發展滯后，無法適應汽車數量的高速增長，泊位供給存在嚴重缺口。因此，增加泊位供給數量才是解決各大城市停車難問題的當務之急。立體停車設施在20世紀80年代引入中國，經過三十幾年的發展，品種類型已經比較完善[3-4]。但現有的機械式立體停車設備建設往往也需要較為平整的土地，而對于像重慶這樣的山地城市，平整的土地資源十分欠缺，用來專門興修停車場的少之又少[5-6]。因此，現有的立體式停車設施無法適應山地城市的停車需求，急需開發出一種能夠滿足山地城市停車需要的立體式停車設施。

1山地城市特性

山地城市泛指在城市的選址和建設在山地地域上的城市，形成與平原城市不同的空間形態和環境特征。隨著我國西部大開發戰略的不斷推進，西部山區城市將得到快速發展，像重慶這樣的西部山地城市會不斷涌現，山地城市的停車問題也將越來越嚴峻。山地城市因其地理位置特殊，其地形、交通和停車難問題都會出現有別于東部的顯著特征。

1.1地形特性

山地城市地處大山深處，城市用地被山脈、江河所分割，高差起伏較大，其布局結構必須結合自然，采用有機松散、分片集中的城市空間布局結構。在國外，山地城市又叫做斜面城市、坡地城市等。山地城市最大的土地面積就是坡地，可以利用這一特點，對山地城市的坡地進行利用，打造成具有山地城市特色的坡地停車場[7]。

1.2交通組織特點

山地城市的交通發展也與平原城市有著顯著差異。(1)城市道路建設需順應地勢走向沿著河谷呈帶狀分布，無法形成像平原地區那樣的棋盤狀路網，造成大量的支路與主干道直接相通，導致主干道交通壓力過大，經常出現交通擁堵。(2)山地城市的單向交通路線較多，在一定程度上提高了道路的通行效率和增強駕駛員的方向感，但也給駕駛員掉頭轉向帶來了極大不便，增加了繞行距離。

1.3停車問題

山地城市平整土地資源的欠缺，導致其不能像平原城市那樣利用大面積的平整空曠地帶修建停車場，只能利用地下建筑空間來增加泊位供給，或向上修筑立體式機械車庫來緩解停車緊張局勢，而山地城市最大的土地面積——坡地卻沒有被有效利用起來，造成了泊位數量嚴重不足，許多車輛占道停車，嚴重影響了城市道路的通行效率。

2坡地停車設施的優勢

新型坡地立體停車設施是一種利用山地城市坡地來實現汽車存取的設備。以其對山地城市廣泛的適應性和功能的可靠性，來實現其獨有的優勢，見圖1。

圖1　山地城市新型坡地立體停車設施整體效果圖

2.1利用坡地增加泊位供給

山地城市平整土地資源欠缺，可利用的停車資源十分有限，這給城市停車帶來了難題。新型坡地停車設施可以把山地城市閑置的坡地有效利用起來，把其改造成能夠停放車輛的有效地帶，增加泊位供給，緩解城市停車難問題。此舉相當于把占道停車的車輛都轉移到路邊的坡地上，減少其對道路正常行駛車輛的影響，保證了道路的通行能力。

2.2實現不同平面道路間的車輛轉移

山地城市道路基本依山而建，一般車道數較少，且單行道居多，車輛只能沿著既定的道路行駛。對于坡地上兩條相互平行的道路，由于他們之間存在垂直高差，駕駛員要想從一條道路行駛到另一條道路上，往往需要繞行較遠距離，這就無意識地增加了道路上的車流量，不僅會給道路帶來擁堵而且造成了資源浪費。坡地停車設施為坡地上不同高層道路間車輛的互相轉移提供了便捷途徑，大大節省了車輛的繞行距離，同時也相對減輕了部分道路的車輛通行壓力。

2.3山地城市對外宣傳新名片

新型坡地立體停車設施依山而建，通過個性化的外立面設計，加上全自動的運行模式，科技含量較高，可以打造成城市科技文化教育基地。坡地立體停車場是山地城市發展的產物，帶有顯著的山地城市特色，對外展示著山地城市的文化魅力，同時也是山地城市對外宣傳城市特色的明信片。

3新型坡地停車設施組成及存取車控制策略研究

3.1立體車庫組成

3.1.1載運裝置

載運裝置包含載車器和載運平臺。載車器直接承受車輛壓力，包括載車板和旋轉裝置，載車板具有防滑和固定作用，保證車輛安全。旋轉裝置則可以調整車輛的車頭方向，以適應不同道路方向的需求；載運平臺主要起支撐和運送作用，主要包括支撐部件和牽引系統。支撐部件承受整個裝置的受力作用，保證裝置安全牢固；牽引系統則為裝置的上下運行提供動力，見圖2。

圖2　載運裝置示意圖

3.1.2存取設備

存取設備主要負責把載車器上的車輛安全轉移到停車位上以實現車輛停放，或把停車位上的車輛安全轉移到載車器上以實現車輛提取。現有的存取設備主要有三種類型：梳齒式、夾車輪式和摩擦輪式。梳齒式和夾車輪式都是直接對車輛輪胎進行操作，容易對車輪造成一定傷害，且這兩種方式對車輛停放的位置、輪胎氣壓狀態等要求較高容易產生誤判，致使設備無法正常運轉。摩擦輪式則無需對車輛進行直接操作，而是通過載車板來實現車輛的存取，充分保證了車輛的安全性。

3.1.3軌道

軌道是安裝在坡面上為載運裝置提供行走路線的裝置。鐵軌采用類似火車軌道的形式，直接安裝在處理后的坡面上。但因坡面具有一定的傾斜角，載運裝置在行走過程中易發生滑動摩擦，給裝置的精確定點停靠和運行安全都會造成不可忽視的影響。所以需對軌道表面進行鋸齒狀處理(載運裝置的車輪同)，來增加摩擦力，保證運行的可靠性。

3.1.4安全防護系統

安全防護系統主要是保證整個坡地立體停車設置的安全、可靠、高效地運行。安全防護系統又分為若干安全子系統：載運裝置安全子系統、存取設備安全子系統、軌道運行安全子系統、行人防護安全系統。各子系統之間分工協作，任何子系統出現安全預警，整個系統都會進入緊急狀態(停止運行，保持現狀)，然后把信息傳動到值班室，待安全預警消除后，設備才能繼續運行。

3.1.5動力系統

動力系統為整個系統的運行提供能源支持。考慮到山地城市的地形特點和自然環境，太陽能和風能儲備豐富，因此建議采用太陽能和風能等清潔能源作為系統電力供應。但因設備需求能源巨大及太陽能和風能的不穩定性，還采用正常市電作為能量供應。新型坡地立體停車設施屬于特種設備，電力供應要求較高，如運行中斷，可能會對車輛及行人造成安全傷害，所以備用能源必不可少。

3.1.6控制系統

控制系統是整個立體停車設施的神經中樞，負責對系統模塊工作的控制，保證整個設施的安全有序協調運轉和功能實現。具體控制策略如圖3所示：

圖3　山地城市新型坡地立體停車設施控制策略示意圖

3.2存取車控制策略及優化

3.2.1車輛存取原則

目前車輛場存取原則主要有三種：存車優先原則、取車優先原則及原地待命原則[8]。

(1)存車優先原則：載運裝置完成存取任務后，如載車器上沒有載車板，則在前往入口途中取一塊空車位上的載車板，到入口處等待下一條命令；如載車器上有載車板，則直接回到車庫入口處。

(2)取車優先原則：載運裝置完成存取任務后，如載車器上沒有載車板，則在原地待命；如載車器上有載車板，則把載車板放在離自己最近的空車位上，再原地待命。

(3)原地待命原則：載運裝置完成上一次存取任務后，不管載車器上是否有載車板，載運裝置都會在原地待命。

3.2.2基于停車時域特征的存取車控制策略優化

車庫運行過程中，在一天中不同的時段，其車位的使用率會呈現一定的變化規律，且不同時段中車輛的到達率和離開率也會不同。為使車庫存取車控制達到最優，需根據停車的時域特性來決定車庫存取車控制優先策略。

為研究車庫一天當中車輛到達和離開隨時間變化的特性，對重慶市不同性質停車庫進行實地調研，發現不同性質的停車庫在不同時段，其車輛的到達和離開都存在一定規律，具體數據如圖4～7所示。

圖4　商業區停車時域特性示意圖

圖5　醫院停車時域特性示意圖

圖6　居住區停車時域特性示意圖

圖7　商務區停車時域特性示意圖

根據圖4～7分析可得：商業區車庫和醫院車庫的到達率及離開率隨時間變化的趨勢相對一致，存取車的優先順序無法有效判定，因此建議車庫的存取車采取原地等待控制策略；居住區車庫的車輛到達率和離開率隨時間變化有著明顯的差異。早晨7～10時，離開率明顯高于到達率，下午5～9時，到達率又明顯高于離開率，因此建議居住區車庫7～9時采用取車優先控制策略，17～22時采用存車優先控制策略，其他時間段則采取原地等待控制策略；商務區車庫的停車時域特性和居住區的恰恰相反，建議7～9時采用存車優先控制策略，17～22時采用取車優先控制策略，其他時間段則采取原地等待控制策略。

4車庫的智能化管理

車庫的智能化管理包括車庫的運行、車位信息檢測、車位的查詢和預定及通過智能誘導系統對駕駛員的停車進行誘導等，這些都需要通過系統軟件來進行有效控制。

具體的控制系統軟件框架如圖8所示。

圖8　控制軟件框架圖

停車信息主要通過手機停車APP向駕駛員發布，駕駛員能夠實時查詢到停車場的車位剩余情況，如車位較為緊張，還可以提前對車位進行預訂，然后通過停車APP中嵌入的導航功能對停車場的位置進行導航，停車結束后還可以使用停車APP對停車費用進行結算，提高了車庫的運行管理效率。

5交通影響分析及泊位規模確定方法

山地城市新型坡地立體停車設施屬于路外停車設施的一種，其進出車流會對道路正常車流帶來一定的影響，進而降低道路通行能力。

5.1交通影響分析

車輛在進入停車場入口時需提前減速，這會對后方行駛的車輛造成一定的延誤。在早晚停車高峰期間，由于等待入庫的車輛過多，有時還會在車庫出入口處形成排隊現象，占用正常行駛車道，進一步增加了道路通行壓力。因此必須對車庫的出入口進行合理的交通組織設計，這樣才能減少入庫車流對道路正常通行的影響。對于機械式車庫通常的處理手段就是設置等候車位，給到達的車輛留有緩沖的地段，等候車位設置方式如圖9所示。

圖9　等候車位設置方式示意圖

5.2泊位規模的確定

停車場的泊位規模主要對進出庫車流的大小產生影響。車庫的泊位規模及周轉率共同決定了早晚高峰期間的進出車流量。因此，車庫泊位規模的確定需要結合車庫出入口的進出效率、車庫周邊的停車業態環境，以及車庫的等候車位設置條件等影響因素，才能有效避免由于車庫泊位選擇不當而帶來的局部交通擁堵現象，充分發揮出停車設施在城市動靜交通中的關鍵節點作用。

6結語

本文通過對山地城市新型坡地立體停車設施的研究，為解決山地城市停車難問題提供了新思路。主要研究成果如下：

(1)對山地城市新型坡地立體停車設施的系統構成框架進行了研究，并對其工作流程進行了分析。

(2)提出了基于停車時域特性的新型立體車庫控制策略優化方法，有利于提升車庫的整體運行效率。

(3)文中提出的控制策略只是基于停車時域特性，并未考慮機械車庫的運行能量損耗問題，有待進一步深入研究。

參考文獻

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摘要：為緩解山地城市停車難及停車場建設的土地面積不足的現狀，可對山地城市的坡地進行利用，修建新型坡地立體停車場。文章主要對山地城市新型坡地立體停車設施的系統構成及控制策略進行研究，提出了新型立體停車設施的六大主要系統構成及基于停車時域特征的優化控制方法，并對新型立體停車設施的交通影響及泊位規模確定方法進行了分析，闡述了出入口處等候車位的設置方法。

Studies on New Slope 3D Parking Facilities in Mountain Cities

WANG Wei-jun1，LIAO Zhi-bing2

(1.College of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing，400074；2.Yushui Branch of Jiangxi Xinyu Highway Administration，Xinyu，Jiangxi，338025)

Abstract：In order to alleviate the difficult parking situation and the shortage of parking lot construction land in mountain cities，the slope in mountain cities may be utilized to build the new slope 3D parking lot.This article mainly studied on the system configuration and control strategy of new slope 3D parking facility in mountain cities，proposed six major system structure of new 3D parking facilities as well as the optimization control method based on parking time-domain features，analyzed the traffic impact and parking lot size determination method of new 3D parking facilities，and described the setting method of waiting parking at entrance and exit.

Keywords：Mountain cities；Slope parking；Parking feature；New 3D parking facilities；Control strategy；Parking lot size

作者簡介

王衛軍(1991—)，碩士研究生，研究方向：交通運輸工程；

廖志兵(1974—)，工程師，研究方向：道路與橋梁。

基金項目

中圖分類號：U491.7+1

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.04.024

文章編號：1673-4874(2016)04-0087-05

收稿日期：2016-03-26

交通運輸部科技項目(2012 316 350 110)；重慶市研究生科研創新項目(CYS15187)