基于泊位共享理論的城市停車場選址優(yōu)化模型研究

李煒基

（深圳市蕾奧規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢股份有限公司，廣東 深圳 518000）

由于時間、空間與資金的限制，在短時間內(nèi)修建大量停車設(shè)施的解決方式并不可行，停車資源與停車需求的矛盾日益凸顯，并且建筑物性質(zhì)不同，車輛的到離特性[1]也會有所差異。現(xiàn)階段的城市停車設(shè)施不合理，通車后步行距離較遠(yuǎn)、停車收費(fèi)價(jià)格不合理等問題都導(dǎo)致了停車水平過低。針對目前存在的問題，提出基于泊位共享理論的城市停車場選址優(yōu)化模型設(shè)計(jì)。泊位共享理論是指在一定區(qū)域內(nèi)利用一天中不同時段的停車特性在各種用地性質(zhì)的停車場間共同使用停車位的停車組織形式，將泊位共享理論應(yīng)用到城市停車場選址中能夠緩解交通擁擠狀況和用地緊張狀況，一定程度上節(jié)省了出行者停車時間。

此次設(shè)計(jì)的城市停車場選址優(yōu)化模型主要從兩方面對城市停車場選址進(jìn)行了優(yōu)化，首先利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對居民的停車特征進(jìn)行分析，制定了城市停車場選址優(yōu)化目標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，確定停車場選址優(yōu)化方案，完成了城市停車場選址優(yōu)化。

1 城市停車場選址優(yōu)化模型設(shè)計(jì)

1.1 制定城市停車場選址優(yōu)化目標(biāo)

在城市停車場選址之前，制定城市停車場選址優(yōu)化目標(biāo)，首先利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對居民的停車特征進(jìn)行分析，為制定城市停車場選址優(yōu)化目標(biāo)提供指定基礎(chǔ)。居民的停車特征會受到以下幾方面的影響：第一，停車費(fèi)率[2]影響，停車費(fèi)用的支付不同對于停車費(fèi)率的敏感程度也不同；第二，停車后的步行距離也影響著居民的停車意愿，分析結(jié)果表明，居民有時寧愿步行來交換停車費(fèi)用；第三，停車場的使用方便程度對居民停車也有一定的影響，停車場使用方便程度受抵達(dá)停車場難易程度、到達(dá)停車場后入庫等待時間等影響，通常入庫等待時間越長，選擇停車場的車輛較少，選擇路側(cè)停車的車輛就會越多，會對路上交通造成一定的影響；對城市道路容量的影響，如表1所示。

表1 路邊停車對單行道的容量影響

表1為路邊停車對單行道的容量影響，表2所示為路邊停車對雙行道的容量影響。

表2 路邊停車對雙行道的容量影響

分析表1、表2可知，路邊停車對雙行道對道路容量影響較大。

在對居民特征分析完成后，此設(shè)計(jì)將待規(guī)劃區(qū)域劃分為多個小區(qū)，該區(qū)域內(nèi)共有n個停車需求點(diǎn)，將i個停車需求點(diǎn)的坐標(biāo)表示為（x，y），該區(qū)域內(nèi)擬建的第j個顱內(nèi)停車場坐標(biāo)為（x，y），將目標(biāo)函數(shù)[3]分為兩個部分，分別為泊車者步行距離和規(guī)劃區(qū)域內(nèi)停車泊位總量。其中泊車者步行距離表示為：

路內(nèi)停車泊位總量為：

通過上述計(jì)算完成目標(biāo)函數(shù)的制定，為城市停車場選址優(yōu)化提供優(yōu)化目標(biāo)。

1.2 確定停車場選址優(yōu)化方案

根據(jù)居民停車特征分析居民停車需求，確定停車場選址優(yōu)化方案。首先，進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，根據(jù)所選區(qū)域的道路網(wǎng)特性及周圍土地利用性質(zhì)，對待規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行劃分，建立此地坐標(biāo)系[5]，將待規(guī)劃區(qū)域在平面坐標(biāo)系內(nèi)表現(xiàn)出來。并對研究區(qū)域的道路網(wǎng)進(jìn)行勘查，按照道路和交通條件設(shè)置路內(nèi)停車位的路段集合，按照服務(wù)對象進(jìn)行劃分，并得到停車供給函數(shù)曲線，如圖1所示。

圖1 停車供給函數(shù)曲線

根據(jù)停車供給函數(shù)曲線，制定停車場選址優(yōu)化目標(biāo)，將停車布局選址問題轉(zhuǎn)化為在一個平面內(nèi)進(jìn)行停車位數(shù)量分配與位置選取的優(yōu)化問題，并對該區(qū)域內(nèi)的停車布置點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行確定，從而建立模型的路內(nèi)停車設(shè)施備選點(diǎn)坐標(biāo)集合[6]，同時考慮多個對停車設(shè)施選址的影響，在約束條件下對停車場選址進(jìn)行優(yōu)化，針對實(shí)際情況中各方需求，確定目標(biāo)的約束條件，約束模型為：

在此基礎(chǔ)上，提出自適應(yīng)算法，針對不同的優(yōu)化問題，確定合適的較差和變異概率，以確定最終的城市停車場選址優(yōu)化方案，自適應(yīng)調(diào)整公式為：

式中：Hd——最大迭代次數(shù)；——變異率比例系數(shù)；m ——自適應(yīng)算法因子，此次計(jì)算不做定向分析。

上述算法能夠保證算法的全局收斂性，減少迭代次數(shù)[8]。通過上述制定城市停車場選址優(yōu)化目標(biāo)和確定停車場選址優(yōu)化方案完成了城市停車場選址優(yōu)化，通過該優(yōu)化模型能夠提高城市停車設(shè)施的合理性，更加方便居民停車。

2 實(shí)例論證與分析

上述設(shè)計(jì)只是從理論上證明了此次設(shè)計(jì)的有效性，為了證明此次設(shè)計(jì)的方法具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義，對其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，為保證實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性，將傳統(tǒng)的城市停車場選址模型與本文設(shè)計(jì)的城市停車場選址優(yōu)化模型進(jìn)行對比。

以某城市為例，假設(shè)該區(qū)域路內(nèi)的需求量為300個標(biāo)準(zhǔn)泊位，分布于規(guī)劃區(qū)域之中，各個路內(nèi)的泊位需求點(diǎn)的坐標(biāo)以及泊位需求量是已知的，實(shí)驗(yàn)在該環(huán)境下進(jìn)行，并將實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)采用第三方軟件進(jìn)行分析，獲得實(shí)驗(yàn)分析曲線，對比結(jié)果如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果圖分析，本文設(shè)計(jì)的基于泊位共享理論的城市停車場選址優(yōu)化模型匹配程度高，能夠合理對城市停車場選址，因?yàn)槠涫紫戎贫ǔ鞘型＼噲鲞x址優(yōu)化目標(biāo)，并根據(jù)停車者的需求，對停車場址進(jìn)行選擇。通過上述實(shí)驗(yàn)基本能夠證明此次設(shè)計(jì)的優(yōu)化模型的有效性。

3 結(jié)語

由于傳統(tǒng)的場址選擇模型存在著一定的弊端，為減少城市矛盾，提出了基于泊位共享理論的城市停車場選址優(yōu)化模型設(shè)計(jì)，該模型充分考慮到停車場的多方面因素，并能夠根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)區(qū)別對待需要考慮的因素。該模型從制定城市停車場選址優(yōu)化目標(biāo)和確定停車場選址優(yōu)化方案兩方面完成了城市停車場選址優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果表明，此次設(shè)計(jì)的優(yōu)化模型比傳統(tǒng)的選址模型匹配程度高。