停車場出入口通道通行能力與服務(wù)水平研究論文

PAGEPAGE6停車場出入口通道通行能力與服務(wù)水平研究設(shè)計者：冉墨文1，曹影，孫文博指導(dǎo)教師：楊靜張蕊（北京建筑工程學(xué)院1土木與交通工程學(xué)院北京100044）【摘要】隨著機動車數(shù)量的快速增長，城市“停車難”的問題日益加劇，如何提高停車場效率是解決“停車難”問題的重要手段之一。停車場出入口通道通行能力由閘機通行能力和坡段通行能力兩方面構(gòu)成，最終的能力取決于其中的低者。本文首先借鑒高速公路收費站通行能力計算方法，引入閘機服務(wù)時間和離開時間，計算評估閘機通行能力；之后參考城市道路路段通行能力計算方法，通過調(diào)查飽和流時最小平均車頭時距，計算評估坡段通行能力。最后選取負荷度和行車延誤作為停車場服務(wù)水平的評價指標?；诖藢ν＼噲龀鋈肟谕ǖ婪?wù)水平進行劃分，并在此基礎(chǔ)上最終提出一系列對停車場整體效率提高的措施，對于停車場的建設(shè)和優(yōu)化改造具有現(xiàn)實意義?！娟P(guān)鍵詞】停車場出入口通道；通行能力；服務(wù)水平；負荷度；延誤；前言當今世界上許多大、中城市的停車難已經(jīng)成為一個突出的交通問題，也可以說是城市現(xiàn)代化過程中必然出現(xiàn)的問題。新建大規(guī)模停車場在寸土寸金的城市是很困難的。通過觀察發(fā)現(xiàn)，車輛經(jīng)常堵塞在通道收費閘機以及坡段處。因此停車場出入口通道已經(jīng)成為制約停車場運行的重要因素。本文通過數(shù)據(jù)調(diào)查與理論分析，首次提出停車場出入口通道通行能力的概念，并建立了相應(yīng)計算模型，之后通過數(shù)據(jù)調(diào)查與分析對停車場出入口通道服務(wù)水平進行指標選取和分級研究，并針對性的提出提高停車場效率的措施。1.現(xiàn)有研究停車場出入口通道通行能力和服務(wù)水平是停車場建造的重要因素，對這兩方面研究，現(xiàn)有一定量的文獻資料。其中，《美國道路通行能力手冊》【1】（HCM）中指出服務(wù)水平的定義為描述交通流運行情況的一種質(zhì)量標準，通常是通過速度，行程時間等條件來度量這種服務(wù)指標。楊海飛在《關(guān)于提高城市公共停車場服務(wù)水平的研究》【2】中提出在停車行為和意向調(diào)查的基礎(chǔ)上建立了提高停車場服務(wù)水平改建方案而選擇的非集計模型，確定了建立停車場通行能力和服務(wù)水平的方法。另外，董紅彥在《基于模糊理論的停車場服務(wù)水平評價》【3】中提出的利用模糊理論建立的模型對停車場的服務(wù)水平進行分析的方法，在停車廠建設(shè)過程中有一定的參考價值，同時，存在著很多問題。模糊控制的設(shè)計尚缺乏系統(tǒng)性，這對復(fù)雜系統(tǒng)的控制是難以奏效的。獲得模糊規(guī)則及隸屬函數(shù)即系統(tǒng)的設(shè)計辦法，這在目前完全憑經(jīng)驗進行。此外，祝華婷在《大型專用停車庫出入口數(shù)量與服務(wù)時間的計算方法》【4】中提出利用排隊理論對停車場出入口車輛的排隊等候問題進行描述，分析了停車場入口道的設(shè)計長度，研究、評價出口道的通行能力及服務(wù)水平。同時，我國停車場(庫)相關(guān)設(shè)計規(guī)范對停車場出入口通行能力和服務(wù)水平兩方面的研究和規(guī)定也存在不足，難以給停車場建設(shè)中提供更優(yōu)化的設(shè)計規(guī)范。結(jié)合文獻的研究，停車場的通行能管理和服務(wù)水平需要進一步的研究和改進。2.數(shù)據(jù)調(diào)查基本情況這一次的停車場調(diào)查，在調(diào)查樣本的選擇上由于考慮到樣本的全面性和科學(xué)性，需要覆蓋商場、醫(yī)院、火車站、寫字樓等地區(qū)的大型停車場，因此我們選擇了兒童醫(yī)院、北京西站、北京站、鼎好、北大門診、銀泰中心、西單大悅城、百安居這8個規(guī)模較大且能觀察到出入口飽和流的停車場。表1部分樣本基本情況地點泊位數(shù)量收費方式出入口形式鋪裝形式坡度單向/雙向車道數(shù)兒童醫(yī)院400刷卡直坡水泥礓磋10%單向2北京站470刷卡曲線水泥礓磋10%單向1鼎好600刷卡曲線水泥8%雙向2北大門診170刷卡直坡水泥10%單向1銀泰中心1600刷卡螺旋水泥礓磋8%單向2大悅城820刷卡螺旋水泥礓磋10%單向1百安居1000電子識別直坡水泥9%雙向23、停車場通道設(shè)計3.1通道的寬度汽車庫內(nèi)的坡道可采用直坡式、曲線式和螺旋式?？梢圆捎脝诬嚨篮碗p車道，其最小凈寬應(yīng)符合表2中的規(guī)定。表2坡道最小寬度坡道形式計算寬度最小寬度（m）微型、小型車中大型，鉸鏈車直線單行單車寬+0.83.03.5直線雙行雙車寬+2.05.57.0曲線單行單車寬+1.03.85.0曲線雙行雙車寬+2.27.010.0注:1.資料來源：《汽車庫建筑設(shè)計規(guī)范》2.此寬度不包括道牙及其他分隔帶寬度此，在目前北京市的大部分停車場中均已經(jīng)采用了這種快捷方便的刷卡收費方式。電子識別收費技術(shù)主要為車輛自動識別和有關(guān)收費數(shù)據(jù)的交換，通過計算機網(wǎng)路進行收費數(shù)據(jù)的處理，實現(xiàn)不停車自動收費的全電子收費系統(tǒng)。這種收費系統(tǒng)每車收費耗時不到2秒。在表7中，可以看到百安居采用了電子識別的方式，電子識別不需要停車取卡再啟動離開，只要減慢車速同時前后車保證一定的車頭時距進行電子識別即可通過。作為先進收費方式，電子識別應(yīng)該較刷卡方式更加的快捷。但在實際調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，由于飽和流狀態(tài)下前后車跟車過于緊密，車頭時距過小，無法滿足電子識別要求，反而需要停車進行人工識別，增加了入口服務(wù)時間，降低了進口閘機通行能力。但在出口處由于電子收費系統(tǒng)，降低了出口收費時間，盡管部分車輛仍需現(xiàn)金繳費，但其出口通行能力是三種方式中最大的。5.2出入口通道形式在實際調(diào)查中，出入口通道形式主要分為三種，一種為螺旋形式，一種為曲線形式，另一種為直坡形式。表8坡段形式與通行能力地點出入口形式坡度平均飽和車頭時距(s)坡段通行能力(pcu/h)進口出口進口出口大悅城螺旋10%5.25.0692720北京站曲線10%4.94.8734750兒童醫(yī)院直坡10%5.45.1667700從表8中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在坡度相同的情況下，曲線形式的坡段平均飽和車頭時距較小，螺旋形式其次，直坡形式平均飽和車頭時距最大，因此直坡形式坡段通行能力較低。5.3坡度與坡段鋪裝一般情況下，坡度對地下停車場的影響主要表現(xiàn)在，車輛在出口通道上坡時速度較慢，進口通道下坡時速度較快。表9坡度與道路通行能力地點坡度出入口形式平均飽和車頭時距(s)坡段通行能力(pcu/h)進口出口進口出口銀泰中心8%螺旋4.64.5782800大悅城10%螺旋5.25.0692720從表9中，可以看出當鋪裝形式，當出入口形式、鋪裝形式一致時，坡度越大，坡段通行能力越小。上坡時，當牽引力一定，在坡度較大的路段上車輛行駛速度會降低，車頭時距會增加。研究表明當坡度較大時，下坡時駕駛員心理更容易緊張，能主動地降低車速，增加了平均飽和車頭時距，降低進口通行能力。因此坡度是影響坡道通行能力的重要因素。另外在調(diào)查中，由于鋪裝材料均為水泥礓磋，因此坡段鋪裝材料對車輛行駛的影響并不明顯。但鋪裝材料的影響主要表現(xiàn)為：不同材料的摩擦因素不同;相同的材料不同的路面形式對行駛車輛的摩擦力也不同。5.4單/雙車道形式單/雙車道對通行能力也有影響，由于雙向車道相向的車流產(chǎn)生了相互的干擾，因此，單向車道一般比雙向車道的通行能力要大。表10單/雙車道與坡段通行能力地點出入口形式坡度單/雙向平均飽和車頭時距(s)坡段通行能力(pcu/h)進口出口進口出口鼎好曲線8%雙向5.65.8643621北京站曲線10%單向5.25.0692720在表10中，可以看到鼎好停車場的坡度比北京站的坡度要小，根據(jù)5.3中分析結(jié)論是鼎好的通行能力應(yīng)大于北京站的通行能力，但是，正是因為雙向車道的存在相互干擾，對向車頭燈會產(chǎn)生影響，并且在進出口處都存在車輛沖突，因此速度會降低。5.5出入口設(shè)置出口道設(shè)置的主要影響因素包括與停車場出口道連接道路的等級、停車場泊位規(guī)模、高峰小時駛出率以及出口處動態(tài)交通流量的組織狀況。停車場、出口設(shè)在不同等級的道路上，對汽車的可達性有較大的差異。對停車場出口處車流通行能力的分析，不僅包括路段上己有車流的分析，還包括由停車場產(chǎn)生的附加交通流以及兩種車流因相互干擾而造成的延誤排隊和道路通行能力的變化。停車場具有的泊位容量決定了高峰小時最大停車數(shù)量以及高峰小時停車的疏散速度，對停車場出口道的設(shè)置具有較大影響。停車場規(guī)模的設(shè)置不合理，不但可能導(dǎo)致出口處車輛的擁塞，干擾路上車輛通行，還會因為疏散時間過長而影響停車場的服務(wù)水平，降低停車場使用效率。6、停車場出入口通道服務(wù)水平的概念及劃分6.1出入口通道服務(wù)水平概念 道路服務(wù)水平概念：《美國道路通行能力手冊》中將道路服務(wù)水平定義為：服務(wù)水平（LOS）是描述交通流運行狀況的一種質(zhì)量標準，通常用速度、行程時間、駕駛自由度、交通中斷、舒適和方便等條件來度量這種服務(wù)指標來描述。目前，《美國道路通行能力手冊》未定義停車場出入口通道的服務(wù)水平，國內(nèi)也沒有相應(yīng)的標準。因此本文定義停車場出入口通道服務(wù)水平是衡量交通流運行條件以及駕駛?cè)撕统丝退惺艿姆?wù)質(zhì)量的一項指標。6.2評價指標服務(wù)水平的評價指標通常包括密度、負荷度和延誤。但是對于地下停車場出入口通道，并非所有指標都能夠準確反映其服務(wù)水平。6.2.1密度出入口通道的密度變化范圍很大，不同收費方式的通道其密度也不同。例如，電子收費方式可以有效的提高出入口通道的通行能力，減少延誤，但是其密度則較高。所以，密度指標不能準確評價出入口通道的服務(wù)水平。6.2.2負荷度負荷度又稱為V/C，它是在理想條件下，最大服務(wù)交通量與設(shè)計通行能力之比。在交通流狀態(tài)與通行狀況分析中，交通量和通行能力二者缺一不可，通行能力是指在現(xiàn)有的道路條件、交通條件、管制條件下保持規(guī)定的服務(wù)水平，在單位時間內(nèi)，道路某一斷面所能通過的最大標準車輛數(shù)。通行能力反映了道路的容量，實際是道路容納性能的一種量度，它既反映了道路疏通交通的最大能力，也反映了在規(guī)定特性的前提下，道路所能承擔(dān)車輛運行的極限值；而交通量反映了道路實際負荷交通的數(shù)量大小，它是交通體根據(jù)實際情況在道路上運行的具體體現(xiàn)。因此，我們常用交通量與通行能力的比值來表征道路的負荷度，確定服務(wù)質(zhì)量或滿意程度。由此作為參考，在停車場服務(wù)水平的劃分中，我們引入了負荷度作為評價停車場的服務(wù)水平的指標之一。6.2.3行車延誤行車延誤是由于道路與環(huán)境條件、交通干擾以及交通管理與控制設(shè)施等駕駛員無法控制的因素所引起的行程時間損失。延誤真實地體現(xiàn)了司機的不方便程度。在閘機處的延誤包括排隊延誤、車頭時距(隊列中第一輛車到達閘機接受服務(wù)的時間)和服務(wù)時間(交費時間)。延誤能夠反映出收費方式的效率以及閘機上游交通擁堵狀況對出入口通道的服務(wù)水平的影響。地下停車場出入口通道由坡段和收費閘機和出入口三部分組成，三部分分別造成行車延誤，延誤較大者為交通瓶頸，且決定服務(wù)水平。通過研究分析，車輛在收費閘機附近有排隊現(xiàn)象，故表明收費閘機造成行車延誤較大，因此將收費閘機延誤作為地下停車場出入口通道服務(wù)水平的評價指標。停車場出入口通道來車符合泊松分布，因此利用M/M/1排隊模型即可算出收費閘機部分的行車延誤值：行車延誤；排隊消耗時間；無阻塞時的行程時間；有效到達率；服務(wù)率；停車場出入口通道設(shè)計速度6.3服務(wù)水平劃分服務(wù)水平亦稱服務(wù)等級，是用來衡量道路為駕駛員和乘客所提供的服務(wù)質(zhì)量等級，其質(zhì)量范圍可以從自由運行、舒適、方便、完全滿意的最高水平到擁擠、受阻、停停開開的最低水平。通過負荷度與行車延誤，可分析當前交通流動的質(zhì)量水平,評估現(xiàn)在停車場承受交通的適應(yīng)程度,規(guī)劃并改善現(xiàn)在停車場的停車狀況。因此，停車場的服務(wù)水平可用負荷度與行車延誤綜合來衡量。表11為我們定義的停車場服務(wù)水平分級標準。表11停車場服務(wù)水平分級標準出入口通道服務(wù)水平等級出、入口負荷度出、入口延誤(s)A級≤0.3≤47B級0.3—0.4847—70C級0.48—0.6670—94D級0.66—0.8494—118E級0.84—1.0118—142F級≥1.0≥142通過以上給出的服務(wù)水平分級標準，我們可以得到可以得到調(diào)查樣本高峰時段內(nèi)的服務(wù)水平，具體情況如表12所示。表12停車場服務(wù)水平地點出口負荷度出口延誤(s)出口服務(wù)水平入口負荷度入口延誤(s)入口服務(wù)水平兒童醫(yī)院0.93145.5F0.82132.5E北京站0.88137.3E0.7697.3D鼎好0.86119.3E0.69102.5D北大門診0.6794.8D0.5372.9C銀泰中心0.6280.4C0.4565.1B大悅城0.72114.6D0.6590.6C6.4停車場通道服務(wù)水平分析如表12可知地下停車場出入口服務(wù)水平普遍較低，亟待改進。下面就北京站停車場、西單大悅城停車場、兒童醫(yī)院停車場三個典型地下停車場展開分析：6.4.1．西單大悅城停車場（出口服務(wù)水平D入口服務(wù)水平C）西單大悅城停車場位于西單大悅城商場地下3層、4層，分布有820個泊位。停車場內(nèi)設(shè)有一個入口和一個出口，為地下螺旋式，每個出入口外分別設(shè)有兩個閘機。鋪裝采用水泥礓磋，坡度為10%。收費方式為刷卡收費。該停車場設(shè)置在停車需求很大的西單商業(yè)區(qū)，專門為購物顧客提供停車服務(wù)。停車場內(nèi)交通組織較好，指示標識清晰，且實現(xiàn)人車分離。設(shè)有較多的泊車位，但由于多為逛商場顧客，因此周轉(zhuǎn)率較低。值得一提的是該停車場在出口處布置了多個收費閘機窗口，使車輛排隊時間降低，縮短了行車延誤。但由于出入口較少，且與之相連道路都較為擁堵，因此出入口通道服務(wù)水平有所降低。6.4.2．北京站停車場（出口服務(wù)水平E入口服務(wù)水平D）北京站停車場坐落于北京站東側(cè)，該地下停車場有兩層，分布有470個泊車位。停車場內(nèi)有一個入口和一個出口，形式為曲線式，鋪裝采用水泥礓磋，坡度為10%。收費方式為刷卡式。該停車場較為老舊，基礎(chǔ)配套設(shè)施較差。停車場內(nèi)交通組織及停車誘導(dǎo)設(shè)施混亂，大大降低了駕駛員的舒適度與方便性。因停車需求較大，停車場泊位布置較為密集，且多為接送旅客，因此周轉(zhuǎn)率較高。由于閘機位置不合理，在出口通道工作人員實行移動收費，在一定程度上降低了出入口通道服務(wù)水平。建議在此基礎(chǔ)上適當減少泊位，并加強配套設(shè)施建設(shè)。6.4.3．兒童醫(yī)院停車場（出口服務(wù)水平F入口服務(wù)水平E）兒童醫(yī)院停車場共有二層，分布有400個停車位。停車場設(shè)有直坡式雙車道一個入口和一個出口，出入口坡道鋪裝形式為水泥礓磋。收費方式為刷卡收費。由于該地區(qū)停車場泊位較少，且多為父母帶子女看病，因此停車周轉(zhuǎn)率較低。由于進出口閘機位置布置不合理，造成了較大的延誤，因此在就醫(yī)高峰期常需要車輛等待很長時間。值得一提的是，為提高出入口通道通行能力，兩層皆有彼此分隔的連接地面與停車場的通道。但該停車場仍不能滿足過大的停車需求量。7.停車場整體提高方案由以上分析不難看出，為提高停車場出入口通道通行能力和服務(wù)水平，應(yīng)在以下幾點做出改進：7.1合理布設(shè)出入口通道位置、長度以及泊位和閘機數(shù)量良好的布局不僅可以為出入停車場的車輛提供高效服務(wù)，增加停車場的可達性，降低延誤，同時也可以最大程度地減少由于出入口的設(shè)置而產(chǎn)生的對相關(guān)道路的交通干擾，提高通行能力。出口道設(shè)置的主要影響因素包括與停車場出口道連接道路的等級、停車場泊位規(guī)模、高峰小時駛出率以及出口處動態(tài)交通流量的組織狀況。如果停車場的車輛駛?cè)肓髁枯^大，入口道設(shè)計過短，會造成車輛排隊等待，從而影響路段上車輛的通行，如果入口道設(shè)計過長，則既占用土地又浪費資源。地下停車場從入口到停車位有較長的距離，可以為車輛進入停車場的排隊提供較為充分的駛?cè)肟臻g。停車場具有的泊位容量決定了高峰小時最大停車數(shù)量及周轉(zhuǎn)率。停車場規(guī)模的設(shè)置不合理，不但可能導(dǎo)致出口處延誤增大造成車輛的擁塞，干擾路上車輛通行，還會因為疏散時間過長而影響停車場的服務(wù)水平，降低停車場使用效率。充足的泊車位可以減少駛?cè)腭偝鲕囄欢斐傻钠渌囕v等待，在停車需求預(yù)測時要考慮到停車場對周邊區(qū)域的停車吸引，既要能滿足停車需求又要保證一定的經(jīng)濟效益。同時，增加出入口可分散交通流，避免由于出入口服務(wù)時間過長而增大交通延誤。尤其是在泊車需求量較高的商場，醫(yī)院，火車站，增加出入口數(shù)量和閘機數(shù)量可以避免車流擁堵在停車場通道內(nèi)，從而提高停車場的使用周轉(zhuǎn)率?，F(xiàn)階段可利用交通仿真模擬，選擇最合適的出入口布局。7.2采用電子識別收費方式電子識別收費方式減少了工作人員與司機交換停車卡的時間，以及閘機的服務(wù)時間，可以減少出入口通道的行車延誤，提高停車場出入口通道整體的通行能力和服務(wù)等級。使用該系統(tǒng)，車主只要在車窗上安裝感應(yīng)卡并預(yù)存費用，通過收費站時便不用人工繳費，也無須停車，停車費將從卡中自動扣除。這種收費系統(tǒng)每車收費耗時不到兩秒，其收費通道的通行能力是人工收費通道的5到10倍。和以往的人工收費系統(tǒng)相比較，現(xiàn)行的電子識別系統(tǒng)運營具有以下優(yōu)點：第一，交通更流暢。車主可以不用停車直接用電子識別系統(tǒng)就能進行繳費，此這樣就很好的降低了收費通道的延誤；第二，繳費更方便。車主不需要把車停下來進行繳費，這就意味著單位時間內(nèi)通過的車輛數(shù)量會更多；第三，更加節(jié)能環(huán)保。電子識別減少了車輛在收費口的等待時間，也就減少了汽車損耗的油料惡化尾氣排放，達到節(jié)約能源，保護環(huán)境的效果。第四，提高了收費的工作效率。利用電子識別電子收費系統(tǒng)，目前已經(jīng)實現(xiàn)了收費工作的完全自動化，促使了收費操作可以與機器之間通過電子信號以極快的速度進行。7.3重點路段修建地下交通環(huán)廊隨著城市交通的發(fā)展,地面道路面積已經(jīng)非常有限。盡管各大建筑地下都建有停車庫，但重要地段由停車困難產(chǎn)生的交通擁堵已經(jīng)成為城市交通亟待解決的問題。城市地下交通的開發(fā)可適當凈化地面交通,使地下、地上的交通互補,能提高土地集約化利用。因而修建地下環(huán)廊已成為城市現(xiàn)代化及可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。城市地下交通環(huán)廊由環(huán)形的主隧道及多條出入口匝道組成，將地下空間綜合利用。這種設(shè)計不僅將實現(xiàn)全面的人車分流，大大緩解地面的交通壓力。