PGIS 信息差異化顯示模型

唐 川

(成都市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610081)

經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外眾多城市的實(shí)踐，PGIS被證明是降低道路無(wú)效交通流、緩解城市“停車難”的有效方法之一。PGIS通過(guò)信息發(fā)布子系統(tǒng)產(chǎn)生誘導(dǎo)作用，因此研究信息發(fā)布子系統(tǒng)是PGIS發(fā)展的途徑。傳統(tǒng)的PGIS模型在不同誘導(dǎo)標(biāo)志板上顯示相同信息，不能有效引導(dǎo)停車需求分布，停車場(chǎng)泊位利用率低，是一種消極的誘導(dǎo)方法。本文通過(guò)開(kāi)發(fā)差異化顯示模型，實(shí)現(xiàn)剩余泊位顯示的差別化，讓PGIS對(duì)尋停車輛產(chǎn)生主動(dòng)、積極的誘導(dǎo)。

1 信息差異化顯示模型

傳統(tǒng)的信息顯示方法是在所有誘導(dǎo)標(biāo)志板上顯示同樣的泊位信息(同信息法)。駕駛員對(duì)信息的反應(yīng)不一致，很難根據(jù)真實(shí)值準(zhǔn)確預(yù)測(cè)到目的地后目標(biāo)停車場(chǎng)的剩余泊位數(shù)。因此，容易導(dǎo)致車到停車場(chǎng)后沒(méi)有停車位的情況發(fā)生，產(chǎn)生停車集聚現(xiàn)象，如果在高峰時(shí)段，更多的車將涌向熱點(diǎn)停車場(chǎng)，停車需求的不平衡更加突出。因此對(duì)于同一停車場(chǎng)的停車信息，需要使不同位置的停車誘導(dǎo)標(biāo)志板的顯示有所差別。為調(diào)節(jié)停車需求分布，增加冷門停車場(chǎng)被選擇的概率，本文開(kāi)發(fā)了信息差異化顯示模型。

1.1 適用條件

1)駕駛員相信停車誘導(dǎo)標(biāo)志板發(fā)布的信息是準(zhǔn)確的并接受誘導(dǎo);2)車輛按照最短路線行駛，城市道路交通狀況正常，并在統(tǒng)計(jì)周期(5 min～10 min)內(nèi)基本保持穩(wěn)定;3)具有有效手段采集城市道路路段和交叉口的基本交通參數(shù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合等方法，能夠直接或間接的對(duì)行程時(shí)間進(jìn)行計(jì)算;4)模型的研究對(duì)象是停車場(chǎng)飽和度，不考慮在停車場(chǎng)前排隊(duì)的車輛;5)具有誘導(dǎo)范圍內(nèi)各目標(biāo)停車場(chǎng)各時(shí)刻的歷史運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù);6)對(duì)于檢測(cè)的各停車場(chǎng)各時(shí)刻的剩余泊位數(shù)按工作日、周末、特殊節(jié)假日等條件分類統(tǒng)計(jì)。

1.2 模型的構(gòu)建

本模型以尋泊車輛到目標(biāo)停車場(chǎng)的最短路徑的行程時(shí)間為依據(jù)，對(duì)不同位置標(biāo)志板所顯示的目標(biāo)停車場(chǎng)的飽和度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

設(shè)停車場(chǎng)j在t時(shí)刻的飽和度預(yù)測(cè)值為τj，t，停車場(chǎng)j的飽和度上限閾值為。則當(dāng) τj，t≥時(shí)，停車誘導(dǎo)標(biāo)志板i對(duì)停車場(chǎng)j的剩余泊位顯示為“滿”;當(dāng)0 ＜τj，t＜時(shí)，停車誘導(dǎo)標(biāo)志板i顯示“空”。具體約束如下:

其中，vi，j為布爾型數(shù)學(xué)開(kāi)關(guān)變量，表示在停車誘導(dǎo)標(biāo)志板i處顯示的目的停車場(chǎng)在t時(shí)刻的預(yù)測(cè)狀態(tài)。對(duì)于停車場(chǎng)飽和度閾值的確定，根據(jù)停車場(chǎng)停車設(shè)施緊張與否可以設(shè)定為不同的閾值。一般來(lái)說(shuō)，在城市CBD等以商業(yè)為主要業(yè)態(tài)的區(qū)域，停車需求的吸引強(qiáng)，停車泊位周轉(zhuǎn)率和飽和度較高，因此在正常情況下，閾值設(shè)置應(yīng)稍低;而對(duì)于其他區(qū)域，周轉(zhuǎn)率較低，停車場(chǎng)飽和度不高，因此可將閾值設(shè)置高一點(diǎn)。具體的閾值應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)卣T導(dǎo)小區(qū)的調(diào)查數(shù)據(jù)分析得到。

2 算例應(yīng)用

為了驗(yàn)證信息差異化顯示模型的有效性，本節(jié)將分別運(yùn)用同信息法和信息差異化顯示模型對(duì)同一實(shí)例進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)某市CBD分為4個(gè)誘導(dǎo)小區(qū)，每一個(gè)小區(qū)有一個(gè)停車場(chǎng)，其中停車場(chǎng)P2為熱點(diǎn)停車場(chǎng)，P4為冷門停車場(chǎng)，V1～V4分別為該區(qū)域4個(gè)主要通道的停車量(見(jiàn)圖1)。

為簡(jiǎn)化模擬過(guò)程，假設(shè)尋停車輛的最終駐車停車場(chǎng)與其在入口處選擇的目標(biāo)停車場(chǎng)一致。按照該假設(shè)，每一入口停車量Vi全部到達(dá)停車場(chǎng)P1～P4，如果尋停車輛到達(dá)目標(biāo)停車場(chǎng)后沒(méi)有可用泊位，則進(jìn)入此4個(gè)停車場(chǎng)之外的停車場(chǎng)，造成停車量丟失。算例模擬時(shí)間取15個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)段。停車場(chǎng)的選擇概率Pij參照Logit模型，有:

其中，θ為待標(biāo)定參數(shù)，θ越小表示車輛停放選擇的非確定性越高［1］。由以往的經(jīng)驗(yàn)和具體情況，取 θ=3.2［3］。Uij為車輛從停車誘導(dǎo)標(biāo)志板所在位置i進(jìn)入誘導(dǎo)小區(qū)k停車場(chǎng)j的停車阻抗，受行程時(shí)間和停車場(chǎng)泊位飽和度影響，滿足:

其中，tijk為車輛從停車誘導(dǎo)標(biāo)志板i到誘導(dǎo)小區(qū)k停車場(chǎng)j的行程時(shí)間，min;τjk為誘導(dǎo)小區(qū) k 停車場(chǎng) j的飽和度值，%;σt，στ分別為行程時(shí)間和停車場(chǎng)飽和度的權(quán)重，一般由調(diào)查得到，考慮行程時(shí)間和停車場(chǎng)泊位飽和度具有同等的作用，本文取σt=στ=0.5。算例停車容量見(jiàn)表1，一般情況下平均行程時(shí)間見(jiàn)表2，各停車場(chǎng)上周同一天同一時(shí)段飽和度見(jiàn)表3。

表1 算例停車容量 輛

表2 一般情況下平均行程時(shí)間 min

表3 各停車場(chǎng)上周同一天同一時(shí)段飽和度

3 模擬計(jì)算結(jié)果與分析

運(yùn)用Matlab計(jì)算［4］，對(duì)傳統(tǒng)的同信息法和本文信息差異化法進(jìn)行模擬，并對(duì)未使用PGIS、使用同信息法PGIS誘導(dǎo)、使用差異化顯示模型PGIS誘導(dǎo)三組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 整體停車效率分析

區(qū)域停車場(chǎng)的停車效率可以從停車場(chǎng)整體飽和度、飽和度達(dá)到0.85的停車場(chǎng)個(gè)數(shù)、飽和度達(dá)到0.85的時(shí)間三個(gè)方面進(jìn)行分析。因?yàn)閷?duì)于同一區(qū)域，相鄰的兩周停車需求分布特點(diǎn)基本相同，所以分析過(guò)程中未使用PGIS系統(tǒng)的情況引用上周該區(qū)域停車數(shù)據(jù)。

1)整體飽和度分析(見(jiàn)圖2)。未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差異化顯示模型PGIS三種情況下4個(gè)停車場(chǎng)累計(jì)新增停車分別為271輛，405輛，513輛。在模擬終刻，未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差異化顯示模型PGIS的整體停車場(chǎng)飽和度分別為 0.7，0.83，0.94;飽和度最大與最小值差分別為0.5，0.22，0.05;飽和度標(biāo)準(zhǔn)差分別為 0.23，0.14，0.02。

圖1 算例城區(qū)平面區(qū)位圖

圖2 停車場(chǎng)整體飽和度

因此相對(duì)于不使用PGIS，使用PGIS能夠明顯提高區(qū)域停車場(chǎng)的整體飽和度;在使用PGIS的情況下，相對(duì)于傳統(tǒng)的同信息法，差異化顯示模型對(duì)區(qū)域停車場(chǎng)的整體飽和度的提高效果更明顯，停車需求分布更均勻。

2)飽和度達(dá)到0.85的停車場(chǎng)個(gè)數(shù)及達(dá)到該飽和度時(shí)的時(shí)間分析。未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差異化顯示模型PGIS三種情況下4個(gè)停車場(chǎng)飽和度達(dá)到0.85的停車場(chǎng)個(gè)數(shù)分別為 1，2，4，所占比例相應(yīng)為 25%，50%，100%(見(jiàn)圖3)。

圖3 飽和度達(dá)到0.85的停車場(chǎng)個(gè)數(shù)

未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差異化顯示模型PGIS三種情況下4個(gè)停車場(chǎng)飽和度達(dá)到0.85的最早時(shí)間分別為t12，t5，t5時(shí)刻，平均時(shí)間分別為 t12，t9.5，t8.3時(shí)刻(見(jiàn)圖4)。

圖4 停車場(chǎng)飽和度達(dá)到0.85的時(shí)刻

可以看出，使用PGIS誘導(dǎo)系統(tǒng)可以提高區(qū)域內(nèi)飽和度達(dá)到0.85停車場(chǎng)的比例，其所需時(shí)間更少。

3.2 對(duì)冷門停車場(chǎng)和熱門停車場(chǎng)的影響分析

冷門停車場(chǎng)為P4，分析整個(gè)過(guò)程可以看出使用PGIS比不使用PGIS的停車場(chǎng)飽和度有所提高。在使用同信息法PGIS和信息差異化顯示模型PGIS情況下，在t11～t12時(shí)刻兩者飽和度相等，之后使用差異化顯示模型PGIS所帶來(lái)的停車量增長(zhǎng)速率較同信息法大，并在模擬終刻其飽和度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用同信息法PGIS的飽和度(見(jiàn)圖5)。

熱門停車場(chǎng)為P2，分析其在三種情況下的飽和度曲線可以看出使用同信息法PGIS對(duì)熱門停車場(chǎng)的飽和度幾乎沒(méi)有影響;在模擬終刻，三種情況飽和度均達(dá)到0.9以上，但使用差異化顯示模型可以提前使熱門停車場(chǎng)的飽和度達(dá)到0.9以上(見(jiàn)圖6)。

圖5 冷門停車場(chǎng)（P4）飽和度

圖6 熱門停車場(chǎng)（P2）飽和度

4 結(jié)論與展望

隨著城市機(jī)動(dòng)車保有量不斷上升，城市停車問(wèn)題日益嚴(yán)峻。因車輛尋找停車泊位而產(chǎn)生的無(wú)效巡游交通流客觀上增加了城市交通的負(fù)擔(dān)。本文運(yùn)用Matlab模擬了城市區(qū)域停車過(guò)程，分別運(yùn)用PGIS信息差異化顯示模型和傳統(tǒng)的同信息法進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)模擬分析得出:使用信息差異化顯示模型可以主動(dòng)、有效地調(diào)節(jié)停車需求分布，使每個(gè)停車場(chǎng)達(dá)到較高的飽和度且達(dá)到較高飽和度的時(shí)間提前;明顯提高區(qū)域冷門停車場(chǎng)的使用效率和機(jī)動(dòng)車停車的準(zhǔn)確率，并未對(duì)熱門停車場(chǎng)造成影響;從而減小城市道路上的無(wú)效交通流，提高城市交通運(yùn)行效率。

［1］SCOOT.北京市停車誘導(dǎo)系統(tǒng)效果評(píng)價(jià)及建設(shè)策略［EB/OL］.http://bbs.tranbbs.com.2009-03-16.

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