金山立體停車樓智慧化管理應(yīng)用與實現(xiàn)

鄭言

（中煤科工集團重慶設(shè)計研究院有限公司）

金山立體停車樓智慧化管理應(yīng)用與實現(xiàn)

鄭言

（中煤科工集團重慶設(shè)計研究院有限公司）

論文以重慶市渝北區(qū)金山停車樓為主要研究對象，從該停車樓的建筑特點與智慧停車需求進行分析，利用排隊論理論方法結(jié)合仿真建模工具，運用參數(shù)化設(shè)定方式，建立幾種典型性車流量動態(tài)演示模型場景，檢驗車流組織與智能化設(shè)計該項目中真實運行效果。從獲得的數(shù)據(jù)規(guī)律，得到停車樓進出口與室內(nèi)交通組織動線可調(diào)整性的評價和指導(dǎo)依據(jù)，從而優(yōu)化停車管理服務(wù)效率與運營管理模式。

停車樓；智能化；數(shù)據(jù)分析

1 引言

全面增速的城市化進程使國內(nèi)一、二線城市的交通運營狀況的問題日益突出，私家車數(shù)量的高速增長趨勢，與相對欠缺的泊車位情況形成巨大差異和矛盾。重慶作為西部地區(qū)的特大經(jīng)濟中心城市，交通擁堵、停車?yán)щy成為近年來飽受詬病的靜態(tài)交通問題。金山立體停車樓作為重慶市第一個單體專業(yè)立體停車樓，作為一個建立在山地上的城市來講，與傳統(tǒng)停車庫相比，專用的立體停車樓具有明顯的優(yōu)勢，既可以節(jié)約城市中心稀缺有限的占地面積，又可以規(guī)范化城市停車，因此，建設(shè)目標(biāo)，運營方式，都具有十分重要的探索意義。

2 國內(nèi)外停車場發(fā)展現(xiàn)狀對比

我國停車場建設(shè)起步時間較晚，直至上世紀(jì)80年代初期才始于研發(fā)，專用的立體停車庫建設(shè)更是處于初級規(guī)劃和建設(shè)階段。隨著國內(nèi)經(jīng)濟飛速發(fā)展，汽車保有量大幅提升，激發(fā)了市政規(guī)劃部門建設(shè)與投資開發(fā)專用公共停車樓的動力。相較而言，國外的汽車工業(yè)較我國提早幾十年進入高速發(fā)展階段，尤其是西方發(fā)達國家的停車設(shè)施發(fā)展，更是健全地經(jīng)歷了四個階段：路邊停車階段、路外地面停車場階段、地下車庫及地面多層停車樓階段。豐富的建設(shè)經(jīng)驗與項目實例，拉開了我國停車相關(guān)設(shè)計、設(shè)施設(shè)備10a～20a的差距。

3 項目背景

本文的主要研究對象（圖1中黑圈處）規(guī)劃選址于東環(huán)商圈，位于宜家、麥德龍、西部奧特萊斯為核心的“奧宜麥”千億級商圈內(nèi)（圖1中白圈）。

圖1 項目規(guī)劃選址區(qū)域圖

作為重慶城市規(guī)劃中首座新建單體立體停車樓，其目的在于緩解周邊商業(yè)群樓因為車位較少造成的車行緩慢、停車?yán)щy等問題。本項目建筑面積約5.53萬平方米，由地下三層與地上四層組成，可提供總計約1900個停車位。土建規(guī)劃一層停車樓主要進出口層與商業(yè)售賣區(qū)、機械車庫區(qū)，其余樓層為常規(guī)泊車位層。將項目負一層、一層作為研究對象。一層出入口（圖2中1、2、3、4號位箭頭為入口，5、6號位箭頭為出口）與周邊主干交通交匯情況如圖2與表1：

圖2 項目規(guī)劃出入口位置圖

由于項目加工區(qū)三路與加工區(qū)二路交接支路處于在建狀態(tài)，因此，集中研究現(xiàn)階段頻繁使用的已建成出入口的車流量壓力情況。

4 研究內(nèi)容與方法

針對車輛進出口車輛動線，項目建設(shè)規(guī)劃時有深入探討，對一層停車樓出入口方位規(guī)劃進行了縝密設(shè)計，但由于工作高峰時段、節(jié)假日車流量與普通時段區(qū)別較大，非預(yù)期過載車流量難免造成停車場出入口交通擁堵，繼而降低車輛進出場效率，無法預(yù)測擁堵嚴(yán)重程度對周邊商圈的正常運營帶來何種影響，更沒有合理的應(yīng)對機制緩解上述問題。介于此，本文將運用排隊論理論基礎(chǔ)結(jié)合仿真建模工具——VISSIM的方法，研究建立圖形化、參數(shù)化設(shè)置的動態(tài)模型。

VISSIM作為交通工程設(shè)計和城市規(guī)劃方案的有效評價工具，大量運用于城市主干交通分析，對室內(nèi)交通車流分析運用相對較少。筆者將利用軟件模型中的車道設(shè)置、交通構(gòu)成、交通信號等建立研究對象模型，并分別導(dǎo)入理論和運營數(shù)據(jù)，模擬可能出現(xiàn)的多種典型性場景。再利用隨機服務(wù)系統(tǒng)理論，即排隊論理論方法，選擇合適的排隊規(guī)則，選擇相應(yīng)的衡量停車場出入口效率的評價指標(biāo)，得到排隊長度（車隊長度）等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計規(guī)律后，從中獲得改進服務(wù)系統(tǒng)的流線組織方法，即驗證本項目出入口可變情況與內(nèi)部動線調(diào)整的可能情況。

表1 停車樓車輛進出原設(shè)計情況列表

5 研究方法與理論基礎(chǔ)

利用隨機服務(wù)系統(tǒng)理論，即排隊論，作為研究停車場停車效率的數(shù)學(xué)方法。筆者將利用該方法對項目多個車行出入口的排隊長度與服務(wù)時長以及車輛停留時間三者為主要評價指標(biāo)。然后根據(jù)這些規(guī)律來改善本停車系統(tǒng)的流線組織。排隊問題一般求解過程為：

①確定排隊系統(tǒng)顧客到達的時間間隔分布和服務(wù)時間分布(可實測)；

②研究系統(tǒng)狀態(tài)的概率；

同時，Semantic MediaWiki還支持將語義查詢代碼內(nèi)嵌入內(nèi)容文檔中，這樣就可以根據(jù)需要，直接引用并顯示檢索的內(nèi)容，并與原文檔內(nèi)容進行有機的整合，既簡化了編輯步驟，又增加了知識文檔的共享程度。例如創(chuàng)建一個內(nèi)容文檔頁面如下：

③利用排隊系統(tǒng)對應(yīng)的理論模型求解判斷系統(tǒng)運行優(yōu)劣的數(shù)量指標(biāo)的概率分布；

④排隊系統(tǒng)指標(biāo)優(yōu)化,含優(yōu)化設(shè)計與優(yōu)化運營；

一個排隊系統(tǒng)的特征可以用6個參數(shù)進行表示，形式為：

其中：A—顧客到達的概率分布；B—服務(wù)時間的概率分布；C—服務(wù)臺個數(shù)（本文指的是停車道閘口）；d—系統(tǒng)容量限制（取正整數(shù)或∞）；e—顧客源數(shù)目（取正整數(shù)或∞，本文指的）；f—服務(wù)規(guī)則 （默認為先到先服務(wù)FCFS)。M/M/1排隊系統(tǒng)是一種最簡單的排隊系統(tǒng)，即將上述ABC分別表示成：顧客到達時間分布為負指數(shù)分布，服務(wù)時間為負指數(shù)分布，服務(wù)臺數(shù)量為1個。排隊系統(tǒng)與顧客源的容量無限制。項目選擇隊長與等待時間為指標(biāo)：

隊長：系統(tǒng)中排隊等待服務(wù)和正在服務(wù)的顧客總數(shù)，其平均值記為L；λ為單位時間平均達到的顧客數(shù)，1/λ為顧客相繼到達的時間間隔；μ為平均服務(wù)率，1/μ為平均服務(wù)時間；

利用推導(dǎo)公式得到最簡公式表：

式中，W代表排隊論中排隊服務(wù)總時間長度。等待時間：一個顧客在系統(tǒng)中排隊等待時間,其平均值記為Wg。

6 仿真模型搭建

主要研究一層車行、車行出入口與負一層室內(nèi)車流動線的情況變化。首先根據(jù)施工圖室內(nèi)動線與室外停車樓出入口位置在交通組織規(guī)劃軟件VISSIM中建立模型，并設(shè)置參數(shù)保證一定數(shù)量的固定停車位，如圖3。

圖3 負一層車輛停車方式、動線設(shè)置圖

7 出入口驗證分析與優(yōu)化

根據(jù)本停車樓運營管理方“重慶威信停車管理有限公司”的停車場季度性實測停車管理數(shù)據(jù)可知：

①停車場周一至周五高峰小時車輛到達率為110 輛／h，車輛平均停車時間為5h。

②停車場雙休日高峰小時車輛到達率為450 輛／h，車輛平均停車時間為4.5h。

③停車場法定長假、黃金周高峰小時車輛到達率為700輛／h，車輛平均停車時間為3.5h。

按車道出入口及中央收費每輛車需 8 s計算，當(dāng)黃金周高峰小時車輛到達率為700 輛／h，每車道高峰處理約450輛車。本項目共約1600個車位，故設(shè)計考慮至少應(yīng)設(shè) 4 個車行入口。

根據(jù)原土建規(guī)劃的樓層的流線走向，根據(jù)該停車場的實際停車情況進行仿真，一旦出現(xiàn)過度集中的車流量涌進3號位車行進出口，仿真圖4可以發(fā)現(xiàn)進出行交叉口會導(dǎo)致車輛排隊沖突的可能性明顯增加。

圖4 單進停車模擬（排隊顯著增加）

由于加工區(qū)三路與加工區(qū)二路交接支路還未建設(shè)，因此考慮將停車樓一層進出口車流方向進行重新組織變更，為使進出口在上下班高峰期間達到最多只有1輛車排隊的服務(wù)水平，系統(tǒng)考慮將停車樓出入口車流組織進行變更，將原有1進1出1號出入口變更為雙向入庫口，仿真如下，增加進場峰值數(shù)值，如圖5。

圖5 雙進停車模擬（進口位置排隊顯著減少）

將設(shè)計改為6個出入口，能夠保證不出現(xiàn)排隊2輛車以上的擁堵現(xiàn)象；

進出場口車流動線的方向變更表如下，停車樓車輛進出設(shè)計優(yōu)化情況見表2：

表2 停車樓車輛進出原設(shè)計情況列表

8 室內(nèi)車流仿真與動線優(yōu)化

項目負一層的動線原規(guī)劃如下：

圖6 平臺仿真效果（動線優(yōu)化前）

對于圖6中圈出部分，當(dāng)車流在此交叉車行路口達到≥20輛/min，也就是進入本層入口車流為550 輛 /h后，仿真軟件將明顯出現(xiàn)該路口車流擁擠情況，尤其發(fā)現(xiàn)通往該路口的三處來車方向的車流均匯集此處，會增加更大的車流擁堵概率，因此軟件仿真試圖改變其中位于動線規(guī)劃的下方黃色部分，將原有方向180°調(diào)整，同時改變臨近（綠線）部分的車流動線，再用仿真軟件運行同樣的車流設(shè)置參數(shù)，會發(fā)現(xiàn)同樣車流大小情況下，該路口的擁堵情況明顯好轉(zhuǎn)。優(yōu)化動線圖顯示如圖7：

圖7 平臺仿真效果（動線優(yōu)化后）

針對上訴情況，為了更加方便動態(tài)調(diào)整室內(nèi)的車流動線，本項目設(shè)計采用多種智慧化停車管理措施。為了提高室內(nèi)停車的泊車效率，減少車主的停車時間成本與運營管理人員的工作內(nèi)容，本停車場將利用多個聯(lián)動的智能化系統(tǒng)措施來實現(xiàn)上述要求：

1)動態(tài)化泊車引導(dǎo)

部署車位攝像頭對每個車位進行監(jiān)測，根據(jù)土建道路尺寸的測量以及設(shè)備選擇，設(shè)計采用攝像頭對射、占用顯示燈對應(yīng)顯示的方式。選擇后臺計算和發(fā)布系統(tǒng)，通過自己的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)對整個停車場和場內(nèi)區(qū)域的泊位資源統(tǒng)計并發(fā)布至室內(nèi)車行道上方設(shè)置的電子引導(dǎo)顯示屏，以此來實現(xiàn)場內(nèi)的智能引導(dǎo)，若出現(xiàn)車流組織動線變化，則電子引導(dǎo)排會根據(jù)指令進行方向變更。

2)上述顯示屏考慮部署多級停車誘導(dǎo)電子顯示屏

將場外停車誘導(dǎo)與城市主干道的道路信息誘導(dǎo)雙重誘導(dǎo)相結(jié)合，設(shè)置3級層次誘導(dǎo)。一級電子停車誘導(dǎo)發(fā)布屏部署于停車場區(qū)域外部的主干道明顯區(qū)域；二級誘導(dǎo)屏設(shè)置于停車場室內(nèi)出入口處；三級誘導(dǎo)屏設(shè)置于室內(nèi)車行道上空方，根據(jù)車流動線以及面向車主方位進行點位設(shè)置。最后需要對每個車位的空滿狀態(tài)進行標(biāo)示，提供實時、準(zhǔn)確的空余車位數(shù)，方便車主迅速確定停放位置。

3)上述2點的結(jié)合即為項目運用的車位引導(dǎo)及反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)

解決車主和管理者無法實時知曉車場剩余車位數(shù)，管理者無法及時誘導(dǎo)疏通；車主取車時，由于停車場分布樓層多，空間大等因素，車主進入停車場容易迷失方向，無法尋找車輛，影響客戶體驗效果。

4)出入口智能控制

本項目作為公共大型停車場，訪客流量與人群范圍較大，傳統(tǒng)的取卡、刷卡停車方式將會極大阻礙停車效率，因此設(shè)計考慮采用較為快速、穩(wěn)定的進出場車牌號碼快速識別系統(tǒng)，同時作為重慶市第一個與ETC合作的項目，兼容ETC高頻讀卡方式的識別方式，ETC具備的快遞扣款的方式是實現(xiàn)車輛快速進出場的有效手段之一。

5)智能收費管理

為了更快捷的進出場，設(shè)計考慮設(shè)置中央收費室以及線上支付渠道，推廣無人操作，減少管理運營成本的收費管理模式，從而節(jié)省時間成本消耗環(huán)節(jié)，極大壓縮了車主停留車場的滯留時間，提高了停車場泊車位的周轉(zhuǎn)率，也增加了訪客的泊車體驗，對于一個智能停車場而言，無意增加了用戶粘度，增加了車主的停車場優(yōu)先選擇率。

9 結(jié)語

本文分析了停車庫出入口車流的運行特征，探討了停車場高峰小時內(nèi)不同的服務(wù)水平下，對應(yīng)的閘機服務(wù)時間、泊位數(shù)及出口數(shù)量的計算方法，并運用交通仿真工具VISSIM建立的仿真模型，將理論參數(shù)與試運營管理參數(shù)進行設(shè)置仿真后進行對比，能夠通過動態(tài)演示驗證相關(guān)出口或者室內(nèi)動線的車流情況，檢測車行出入口與室內(nèi)動線路口的規(guī)劃合理性。通過模擬結(jié)果，優(yōu)化調(diào)整某些路口、某處車行方向有效性和準(zhǔn)確性，驗證了本文研究對象金山停車場的出入口車流情況，對今后的類似項目的研究與建設(shè)提供了方法參考，對項目運營管理提供了可參考的停車高峰分流的方法，提供了優(yōu)化動線的分析依據(jù)。

[1]王美馨. 重慶主城核心區(qū)立體停車樓設(shè)計研究[D].重慶:重慶交通大學(xué),2014.

[2]袁壯. 城市中心區(qū)立體停車庫設(shè)計研究[D].長沙:湖南大學(xué),2010.

[3]熊松敏. 基于排隊論的區(qū)域路內(nèi)停車最優(yōu)泊位占用率研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版),2015,39(05):1024-1028.

[4]祝華婷,胡盼,朱全軍. 大型專用停車庫出入口數(shù)量與服務(wù)時間的計算方法[J]. 湖南交通科技,2012,38(03):149-153.

[5]周奇才,繆寧,熊肖磊. 基于排隊論的停車庫服務(wù)模型與效能探討[J]. 中國工程機械學(xué)報,2005,(02):161-164.

[6]何慶. 重慶市探索立體停車樓的兩種實踐模式及案例[A]. 中國城市規(guī)劃學(xué)會、沈陽市人民政府.規(guī)劃60年：成就與挑戰(zhàn)——2016中國城市規(guī)劃年會論文集（05城市交通規(guī)劃）[C].中國城市規(guī)劃學(xué)會、沈陽市人民政府,2016.

Management with Intelligent Applications and Realization of Jinshan Parking Building

ZHENG Yan

（CCTEG Chongqing Engineering Co., Ltd.）

This paper starts from the analysis of the architectural features and intelligent parking demands of Jinshan parking building as the main research object. Utilize the Theory of Queuing integrating the software of simulation model and establish several typical and dynamic traffic flow examples by using parameters to examine the effects of organization of car flow and intelligent design. From the simulation data,it could gain the guidance of the parking and traffic organization of the import and export, so as to optimize the parking service efficiency and the operation management modes.

parking building; intelligence; data analysis