基于多目標(biāo)優(yōu)化的校園停車功能泊位規(guī)劃

□葉奕辰 錢文雯 杜牧青

（河海大學(xué)土木與交通學(xué)院 江蘇 南京 210098）

基于多目標(biāo)優(yōu)化的校園停車功能泊位規(guī)劃

□葉奕辰 錢文雯 杜牧青

（河海大學(xué)土木與交通學(xué)院 江蘇 南京 210098）

大學(xué)校園的停車設(shè)施需同時(shí)服務(wù)于高校教師、部分學(xué)生以及社會(huì)車輛，停車需求大、矛盾突出。因?yàn)槁浜蟮囊?guī)劃與管理，所以產(chǎn)生了泊位緊缺、車輛隨意停放等問(wèn)題，進(jìn)而影響校園環(huán)境的整潔和文明。本文將通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，在設(shè)計(jì)并實(shí)施一系列調(diào)查后，構(gòu)建了泊位功能劃分模型，對(duì)校園內(nèi)部停車泊位作出必要的功能劃分，從而有效地利用現(xiàn)有的停車資源、提高校園停車?yán)眯屎透纳仆＼嚟h(huán)境，達(dá)到停車供需平衡,優(yōu)先服務(wù)校園內(nèi)部師生并適當(dāng)對(duì)社會(huì)車輛提供服務(wù)的目的。

停車管理；校園停車；功能泊位

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和收入水平的逐步提高，私家車保有量迅速增長(zhǎng)，城市停車問(wèn)題逐漸引起大家關(guān)注。我國(guó)多數(shù)城市停車問(wèn)題突出，究其原因，一是城市建設(shè)早期不存在停車不足問(wèn)題，二是規(guī)劃者缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，對(duì)快速機(jī)動(dòng)化所帶來(lái)的影響估計(jì)不足。

同樣，大學(xué)校園也存在“停車難”問(wèn)題。因教師群體私家車擁有量快速增長(zhǎng)，同時(shí)學(xué)校作為教育研究機(jī)構(gòu)需為眾多來(lái)訪者提供停車設(shè)施，故停車需求量大。此外，校園道路狹窄，可停車空間小，加上缺乏科學(xué)的管理手段，泊位不僅緊缺，違規(guī)停車情況也非常嚴(yán)重，急需一個(gè)方案解決這一難題。

針對(duì)這一難題，國(guó)內(nèi)學(xué)者萬(wàn)重杰、許景飛建立變系數(shù)線性規(guī)劃模型進(jìn)行解決[1];徐小丹、陳峻運(yùn)用共享策略的雙層規(guī)劃模型實(shí)現(xiàn)停車的供需平衡[2];馬亮、馬健霄、顏桃為提出分區(qū)規(guī)劃治理的思想[3]。雖然不同學(xué)者從不同角度運(yùn)用不同方法對(duì)問(wèn)題作出創(chuàng)造性的解決，但均未從不同服務(wù)人群的需求這個(gè)角度進(jìn)行考慮。區(qū)別于社會(huì)停車，校園停車對(duì)停車位的要求有周轉(zhuǎn)率高和優(yōu)先服務(wù)教職工的特點(diǎn)，基于這一不同，本項(xiàng)目以河海大學(xué)清涼山校區(qū)為例，通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)并實(shí)施一系列調(diào)查后，提出功能泊位劃分方案，確定各類車輛的數(shù)目及位置，節(jié)省校內(nèi)停車資源。

1 泊位功能的提出

影響停車需求的因素有很多，主要包括工作崗位數(shù)、機(jī)動(dòng)車保有量和結(jié)構(gòu)、停車管理政策等。然而，這些因素中，大部分都是從停車行為的外部環(huán)境來(lái)進(jìn)行考慮的，實(shí)際上，對(duì)于需求起決定性的因素往往來(lái)自于停車行為的內(nèi)在特性。

目前對(duì)停車配建的研究基本上仍是圍繞著本客體均衡論的方法來(lái)展開的。這種方式的缺陷在于，沒(méi)有討論設(shè)施內(nèi)在特性對(duì)停車需求的支配作用，一旦交通環(huán)境發(fā)生變化，便無(wú)法適應(yīng)隨之而來(lái)的需求變化，如果要使設(shè)施的停車配置能夠承受交通環(huán)境的某種變化范圍時(shí)，比較有效的辦法就是采用本體論方法來(lái)提高這方面的內(nèi)穩(wěn)性[4]。因此，在對(duì)建筑物停車配建進(jìn)行研究時(shí)，在對(duì)外部環(huán)境考慮的同時(shí)更要對(duì)內(nèi)在特性進(jìn)行重點(diǎn)分析，本文重點(diǎn)研究泊位功能對(duì)停車需求的影響。

不同出行目的會(huì)造成對(duì)停車泊位需求的差異，這種不同泊位對(duì)應(yīng)的需求差異就是泊位功能。不同的泊位功能實(shí)際上對(duì)應(yīng)著不同的停車需求本質(zhì)。按照服務(wù)群體來(lái)說(shuō) ,可以分為對(duì)內(nèi)和對(duì)外服務(wù)功能。一般而言，上班、上學(xué)等剛性出行的停車需求穩(wěn)定。筆者對(duì)河海大學(xué)的教職工、學(xué)生以及來(lái)訪者（調(diào)查人數(shù)為148）進(jìn)行了停車意向調(diào)查，如表1所示。

表1 校園停車意向調(diào)查單位：人

由表1可知，學(xué)校停車不合理的根本原因，是內(nèi)部服務(wù)與外部服務(wù)存在明顯的矛盾，即校內(nèi)多數(shù)車輛為外來(lái)車輛，校內(nèi)人員停車需求明顯不足，以致多數(shù)教職工采取亂停亂放的行為，使校園停車滿意度降低。因此，對(duì)泊位功能進(jìn)行劃分，首先滿足校園內(nèi)部的停車需求可以更好地響應(yīng)不同建筑的停車需求特性，從而增加停車的適應(yīng)性與內(nèi)穩(wěn)性。

2 泊位功能劃分模型

基于上述的調(diào)查分析，為滿足校園內(nèi)部的停車需求，建立如下的泊位功能劃分模型。

假設(shè)有k類不同的人員，變量定義如下：

Z——現(xiàn)有停車位總數(shù)

Ni——第i類人員的停車需求量，其中i=1,2,…,k

wi——第i類人員的服務(wù)權(quán)重系數(shù)，其中i=1,2,…,k。

Ci——第i類停車泊位數(shù)量，其中i=1,2,…,k

αi——第i類停車泊位的周轉(zhuǎn)率，αi=Si/Ci，其中i=1,2,…,k，Si為調(diào)查期第i類人員的實(shí)際停車量

△Ci——第i類泊位的缺少量，即需求與供給的差，△Ci=αiNi-Ci，其中 i=1,2,…,k

yi——第i類泊位的閑置數(shù)量，，其中i=1,2,…,k

可得模型如下：

關(guān)于模型的目標(biāo)函數(shù)，是根據(jù)調(diào)查得到的供需關(guān)系進(jìn)行選取的。當(dāng)調(diào)查得到的需求量小于供給量，則說(shuō)明供過(guò)于求，此時(shí)多出來(lái)的泊位沒(méi)有被利用到，造成資源的浪費(fèi)，因此選Min∑iyi作為目標(biāo)函數(shù)，讓閑置的泊位盡可能少，提高資源的利用率；當(dāng)調(diào)查得到的需求量大于或等于供給量，則某一類人群或某幾類人群的需求得不到或剛好得到滿足，所以目標(biāo)函數(shù)采用Min∑iwi△Ci，應(yīng)讓泊位缺少量盡可能小，盡可能讓多的人可以停車。對(duì)于wi,主要是區(qū)別不同人群的服務(wù)水平，本文采用層次分析法進(jìn)行求解[5]。對(duì)于約束條件，第i類停車泊位數(shù)量Ci，應(yīng)為大于等于0的整數(shù)，且總和應(yīng)少于現(xiàn)有停車位總數(shù)。此外，該優(yōu)化模型屬于線性規(guī)劃模型，因?yàn)榧s束矩陣的秩小于等于約束變量的個(gè)數(shù)，所以該模型是有解的[6]。因此，在獲取調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，配合專門的數(shù)學(xué)求解軟件，即可確定不同類型的泊位數(shù)目。

3 案例分析

以河海大學(xué)清涼山校區(qū)土木樓前停車場(chǎng)為例，在停車調(diào)查中，運(yùn)用車輛間歇式調(diào)查法進(jìn)行調(diào)研，對(duì)河海大學(xué)西康校區(qū)內(nèi)的科學(xué)館樓前路外停車場(chǎng)進(jìn)行了包括以下三個(gè)方面在內(nèi)的調(diào)查：停車設(shè)施供應(yīng)調(diào)查、車輛停放實(shí)況調(diào)查和停車者意向調(diào)查[7]。結(jié)合停車設(shè)施供應(yīng)調(diào)查和車輛停放實(shí)況調(diào)查所獲數(shù)據(jù)，可得表2。

表2 停車者意向調(diào)查結(jié)果表

由表2可知，科學(xué)館門前的停車場(chǎng)僅有15個(gè)停車位，車位布置方式如圖1所示，供給遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，存在嚴(yán)重的車位不足、亂停亂放現(xiàn)象。具體來(lái)看，問(wèn)題集中表現(xiàn)為:停車容量不足;停車標(biāo)志標(biāo)線設(shè)置不明顯;車位劃分不合理;校內(nèi)停車管理不嚴(yán)等。故有必要對(duì)當(dāng)前停車環(huán)境做出改善，并運(yùn)用泊位功能劃分模型重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。重新設(shè)計(jì)的車位布置方式如圖2所示。

圖1 停車場(chǎng)泊位現(xiàn)狀圖

圖2 停車場(chǎng)泊位設(shè)計(jì)圖

由于只有教職工和來(lái)賓，采用層次分析法求解對(duì)應(yīng)服務(wù)權(quán)重，得到的結(jié)果如下表3。

表3 服務(wù)權(quán)重結(jié)果表

圖3 停車場(chǎng)泊位分配圖

按照上述數(shù)據(jù)和模型輸入Lingo，得到應(yīng)給教職工安排37個(gè)車位，給來(lái)賓安排4個(gè)車位的結(jié)果。并由此得到圖3的停車場(chǎng)泊位分配圖。

4 方案評(píng)價(jià)

對(duì)于改善之后的設(shè)計(jì)方案應(yīng)作出評(píng)價(jià)，采用以下評(píng)價(jià)指標(biāo)[8]進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(1)停車能力(輛);(2)泊位周轉(zhuǎn)率;(3)平均停車時(shí)間(小時(shí));(4)停車場(chǎng)利用率(%);(5)平均停車集中指數(shù);(6)教職工需求滿足百分比(%)

通過(guò)調(diào)查以及分析，可得到表4。

表4 停車評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表

從停車泊位的數(shù)量前后調(diào)整來(lái)看，由表4知，停車能力現(xiàn)為15輛，而停車需求量為73輛，說(shuō)明停車供給與停車需求差距懸殊；擴(kuò)充后，停車能力可達(dá)41輛，停車供給增多，明顯緩解停車難的問(wèn)題。對(duì)于平均停車時(shí)間和停車場(chǎng)利用率，二者前后差別不大，但泊位周轉(zhuǎn)率明顯發(fā)生變化。泊位周轉(zhuǎn)率現(xiàn)為1.00，說(shuō)明調(diào)查期間內(nèi)，調(diào)查區(qū)域的停車泊位利用率相對(duì)較低，一是反映出車輛長(zhǎng)期停放的現(xiàn)象，二是反映出當(dāng)前停車泊位使用不合理的情況；改善后的泊位周轉(zhuǎn)率為1.56，每個(gè)車位的利用率明顯得到提高，能夠適應(yīng)人們的停車需求。對(duì)于高峰小時(shí)停車集中指數(shù)，現(xiàn)為4.71，相較于一般水平明顯偏高，側(cè)面論證車位數(shù)不足而停車需求過(guò)高的不平衡關(guān)系，要解決該問(wèn)題，一要對(duì)現(xiàn)有車位進(jìn)行改造，二需加強(qiáng)校內(nèi)停車秩序管理；改善后的平均停車集中指數(shù)為3.24，擁擠程度明顯降低，明顯緩解停車不足問(wèn)題。

從泊位功能劃分實(shí)施效果來(lái)看，對(duì)于教職工群體，現(xiàn)狀只有31.30%的需求能得到滿足，因無(wú)進(jìn)行泊位功能劃分，加上來(lái)賓占用多數(shù)停車位，使相當(dāng)一部分教職工因車位被占而亂停亂放；經(jīng)泊位功能劃分后，教職工群體有88.04%的需求能得到滿足，因限制來(lái)賓占用車位，使教職工有位可停，從而減少亂停亂放的現(xiàn)象，提升了教職工對(duì)停車場(chǎng)的滿意度，實(shí)現(xiàn)了先服務(wù)教職工，后服務(wù)來(lái)賓的目標(biāo)。結(jié)束語(yǔ)

本文以優(yōu)先滿足教職工需求為優(yōu)化依據(jù)進(jìn)行泊位功能劃分，為校園停車現(xiàn)狀提供一套規(guī)范準(zhǔn)則。綜合考慮教職工車輛和社會(huì)車輛的停車需求和停車時(shí)長(zhǎng)，結(jié)合學(xué)校內(nèi)外建筑物及交通運(yùn)行情況來(lái)制定方案，能在用地空間少，停車場(chǎng)改動(dòng)小，管理制度實(shí)施力度小的情況下，有效地優(yōu)化校園停車位，大大提高校園停車效率。

本文以河海大學(xué)清涼山校區(qū)為例，首先對(duì)停車設(shè)施及需求進(jìn)行調(diào)查，在此基礎(chǔ)上對(duì)泊位作必要的功能劃分，這將有效改善校園的停車現(xiàn)狀，減少停車時(shí)間浪費(fèi)和不文明現(xiàn)象的出現(xiàn)。在已有的校園內(nèi)停車設(shè)施上進(jìn)行微調(diào)，分配停車功能標(biāo)識(shí)，以相應(yīng)的校園停車管理規(guī)定相輔，可快速高效地投入應(yīng)用，達(dá)到停車狀況的理想狀態(tài)。

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1004-7026（2017）14-0074-03

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A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.14.049

葉奕辰（1995-），男，廣東肇慶人，本科生，主要研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理。

錢文雯（1996-），女，江蘇鹽城人，本科生，主要研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理。

杜牧青，講師，主要研究方向：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理。