城市道路綜合改造的停車位優(yōu)化設(shè)計(jì)

傅 宜, 沈 佳, 葉曉慧, 莊一舟, 陳 良, 陸昆敏

(1.浙江眾匯工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司, 湖州 313000; 2.湖州市南潯區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全與造價(jià)管理服務(wù)中心, 湖州 313000; 3.浙江工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院, 杭州 310014)

隨著我國城市地區(qū)城鎮(zhèn)化和區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展快速推進(jìn),加上國內(nèi)城市機(jī)動車數(shù)量迅速增加,眾多老城區(qū)道路出現(xiàn)交通擁堵等現(xiàn)象,對現(xiàn)存城市道路交通提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。進(jìn)入21世紀(jì),國內(nèi)機(jī)動車的保有量增長迅速,一些城市的機(jī)動車擁有量年均增長率超過20%[1]。然而停車泊位的供需還存在明顯不足,這無疑加深了停車矛盾,進(jìn)而嚴(yán)重影響城市交通及居民日常生活[2-3]。城鎮(zhèn)因土地資源有限而無法大范圍修建路外停車場,通常設(shè)置路內(nèi)停車位[4]。但我國目前缺少對路內(nèi)停車位設(shè)置的規(guī)定,以致很多城市將路內(nèi)停車位作為解決停車問題的主要措施,甚至出現(xiàn)了有路必有路內(nèi)停車位的現(xiàn)象。如此不合理的設(shè)置非但不能解決難題,還容易產(chǎn)生新問題,大量路內(nèi)停車位占道使得非機(jī)動車道及人行道空間壓縮減少,造成更嚴(yán)重的交通擁堵現(xiàn)象[5,7]。

為緩解停車難問題,在城鎮(zhèn)道路設(shè)計(jì)及改造階段不僅要做好動態(tài)交通規(guī)劃,靜態(tài)交通規(guī)劃尤其是停車位設(shè)計(jì)也尤為重要。劉國平等[8]提出一種將私家車通過停放設(shè)備嵌入兩棵樹之間的綠化帶上方的停車方案,充分?jǐn)U展利用閑置空間加大停車位數(shù)量;姜俊杰等[9]設(shè)計(jì)了一種基于SQL的停車場管理系統(tǒng)軟件,通過改進(jìn)管理,達(dá)到合理利用停車位的效果;陳佩虹和史明鑫[10]提出合理選址、增加停車換乘(P&R)設(shè)施數(shù)量、適當(dāng)提高收費(fèi)并鼓勵制定相關(guān)政策以調(diào)控停車需求。然而,以上方法都不可避免地存在局限性[11]。城市中不同區(qū)域的社會性質(zhì)及功能定位發(fā)生轉(zhuǎn)變,道路的橫斷面規(guī)劃對其通行能力有著直接的影響,在進(jìn)行道路橫斷面規(guī)劃時(shí),應(yīng)充分理解和把握其功能特點(diǎn)、綜合各方面因素,做到既滿足規(guī)范要求,又與實(shí)際情況緊密結(jié)合[12-13]。對南潯區(qū)道路橫斷面開展停車位設(shè)計(jì),同時(shí)運(yùn)用VISSIM交通仿真軟件模擬城市交通路段運(yùn)行實(shí)況,通過輸出運(yùn)行參數(shù),包括車輛通行數(shù)量、延誤等,評價(jià)道路服務(wù)水平,為道路的設(shè)計(jì)和改造提供參考。

1 項(xiàng)目概述

依托南潯老城區(qū)改造及有機(jī)更新項(xiàng),以泰安西路為例,現(xiàn)狀道路等級為次干路,寬約32 m,為一塊板斷面形式、雙向4車道,承擔(dān)著中心城區(qū)干路交通及東西向集散的重要任務(wù),道路兩側(cè)以居住區(qū)與商戶區(qū)的服務(wù)功能為主?，F(xiàn)存問題較多:①道路基本為雙向2車道,人車混行車輛停放秩序亂,車道寬度不滿足行駛需求;②路段道路老舊,存在明顯修補(bǔ),交叉口處未進(jìn)行展寬渠化,路口交通效率較低;③眾多商鋪門口人行道過寬存在空間浪費(fèi),甚至部分路段無人行道,有車輛?？看嬖诎踩[患;④人行道存在鋪裝破損嚴(yán)重、不均勻沉降等多種病害,同時(shí)無障礙設(shè)施不完善;⑤路內(nèi)停車位布設(shè)過分占用非機(jī)動車道,導(dǎo)致非機(jī)動車車道不連續(xù),嚴(yán)重影響行人及非機(jī)動車通行。南潯城區(qū)路網(wǎng)分布圖、道路現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖1所示。

圖1 泰安西路現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

2 停車位總體設(shè)計(jì)

城市停車體系由路內(nèi)停車、路外停車兩部分構(gòu)成,當(dāng)停車設(shè)施供應(yīng)不足時(shí),路內(nèi)停車位是極有效的補(bǔ)充。進(jìn)行路內(nèi)停車位規(guī)劃時(shí),首要明確路內(nèi)停車泊位總量必然要小于總體停車需求,路內(nèi)停車泊位供應(yīng)量計(jì)算公式如下:

p內(nèi)=λp總

(1)

式中:p內(nèi)為路內(nèi)停車泊位數(shù),按照標(biāo)準(zhǔn)泊位;p總為停車泊位需求總數(shù),按照標(biāo)準(zhǔn)泊位;λ為路內(nèi)停車泊位數(shù)占停車泊位需求總數(shù)的比例,0≤λ≤1。

建立宏觀的停車需求分析模型,不僅可以有效計(jì)算預(yù)測停車需求泊位數(shù),而且可以得到研究區(qū)域內(nèi)機(jī)動車出行的停車率。不足之處在于無法具體得到區(qū)域內(nèi)每一塊土地使用的停車設(shè)施需求量。

另外,路內(nèi)停車泊位的綜合方案應(yīng)包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理三個(gè)方面的內(nèi)容,在規(guī)劃部分實(shí)現(xiàn)路內(nèi)停車泊位與其他停車設(shè)施、路內(nèi)停車泊位內(nèi)部、路內(nèi)停車泊位與城市的協(xié)調(diào);在設(shè)計(jì)部分實(shí)現(xiàn)停車泊位的具體設(shè)置,確定技術(shù)細(xì)節(jié)和具體參數(shù);在管理部分明確路內(nèi)停車泊位的相應(yīng)管理措施辦法,最終合力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)。

2.1 道路橫斷面調(diào)整

為了充分發(fā)揮各級道路的功能,在道路橫斷面中不同板塊的寬度應(yīng)合理設(shè)置。綜合考慮機(jī)動車道、非機(jī)動車道和人行道的寬度,對其適當(dāng)進(jìn)行拓寬或縮減,以確保其交通功能的實(shí)現(xiàn),減少非機(jī)動車和行人對交通的影響。

圖3 泰安西路各橫斷面形式

泰安西路改造范圍西起適園路,東至南林路,路線全長1.032 km,均為一幅路板塊,道路沿線橫斷面寬度參差不齊,極不均勻?？紤]到路內(nèi)停車現(xiàn)象頻繁,非機(jī)動車輛常被占道無法通行,進(jìn)而只能被動駛?cè)霗C(jī)動車道,如此極易造成交通擁堵,嚴(yán)重情況下發(fā)生交通事故造成不可避免的損失。現(xiàn)狀一幅路板塊道路沒有合理設(shè)置非機(jī)動車道,為此應(yīng)及時(shí)對道路橫斷面做出調(diào)整,然后再根據(jù)沿線道路兩側(cè)寬度選擇相應(yīng)路內(nèi)停車的?？糠绞?。經(jīng)研究,決定將道路改為三幅路板塊,獨(dú)立出非機(jī)動車道可有效增設(shè)停車位等交通設(shè)施,適當(dāng)縮減人行道及機(jī)動車道富余的寬度還可以在已經(jīng)設(shè)置路內(nèi)雙向平行式停車位的基礎(chǔ)上額外設(shè)置非機(jī)動車道停車位。改造后道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖2所示。

圖2 泰安西路改造后道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

由于泰安西路道路兩側(cè)寬度分布極不均勻,道路沿線有多種橫斷面形式,依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范[14],適用于小型車輛的停車泊位長6 000 mm、寬2 500 mm,寬度可在條件受限時(shí)適當(dāng)降低,但最小不應(yīng)低于2 000 mm。道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面和標(biāo)段500至650 m位置兩側(cè)非機(jī)動車道寬度超過3.5 m,可在兩側(cè)分別設(shè)置停車位;標(biāo)段650～800 m位置和標(biāo)段840 m至終點(diǎn)位置分別在僅東南側(cè)和僅西北側(cè)非機(jī)動車道寬度超過3.5 m,只能單側(cè)設(shè)置停車位(圖3)。

2.2 路內(nèi)停車?？糠绞皆O(shè)置

路內(nèi)停車?？糠绞降脑O(shè)置方式包含平行式、斜列式和垂直式三種,如圖4所示。

圖4 路內(nèi)停車?？糠绞?/p>

通過比較不同路內(nèi)停車?？糠绞降膬?yōu)缺點(diǎn)可知,平行式?？糠绞竭m用于道路寬度不是特別富裕,相鄰道路流量較大、停車種類較多的情況;斜列式?？糠绞竭m用于道路寬度相對富裕,相鄰道路流量不大、停車種類較單一的情況;垂直式?？糠绞竭m用于道路寬度比較富裕,相鄰道路流量不大、停車種類單一的情況。

以小型機(jī)動車為例,依據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 37—2012)、《車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 100—2015)數(shù)據(jù)可知,汽車的外廓尺寸總長a=4.80 m,總寬b=1.80 m,最小轉(zhuǎn)彎半徑r1=6.00 m。平行式泊車時(shí)汽車間縱向凈距為1.20 m;垂直式、斜列式泊車時(shí)汽車間縱向凈距為0.50 m;汽車間橫向凈距為0.60 m。則汽車寬度與汽車間橫向凈距之和為2.4 m,記為X,汽車長度與垂直式泊車汽車間縱向凈距之和為5.3 m,記為Y。一般小汽車的軸距2.7 m≤L≤2.9 m,取其中值L=2.8 m。如圖5所示假設(shè)所有停車位傾斜角度均為θ,圖6所示為汽車出庫時(shí)環(huán)道平面。H為停車位所占的寬度。汽車前車輪軸到車頭的距離記為d,后車輪軸到車尾的距離記為e,按d=e計(jì)算。汽車環(huán)形外半徑R0為汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)向中心到汽車前側(cè)最外端的最小距離,汽車環(huán)形內(nèi)半徑r0為汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)向中心到汽車后側(cè)最外端的最小距離。x為汽車環(huán)形時(shí)最外點(diǎn)至環(huán)道外側(cè)邊緣的間距,y為汽車環(huán)形時(shí)最內(nèi)點(diǎn)至環(huán)道內(nèi)側(cè)邊緣的間距,x、y均取0.25 m。

圖5 傾斜角為θ時(shí)的停車位示意圖

圖6 汽車出庫時(shí)環(huán)道平面

汽車環(huán)形內(nèi)半徑為

3.26。

汽車環(huán)形外半徑為

6.78。

停車位所占寬度為

H=Ysinθ+Xcosθ=

5.3sinθ+2.4cosθ, 0°<θ≤90°。

最小通道寬度為

T=R0-r0cosθ=

6.78-3.26cosθ, 0°<θ≤90°。

由上述公式可計(jì)算出垂直式與斜列式停車位所需要的最小通道寬度,以常見的斜列式角度45°和60°為例,停車位最小通道寬度分別4.47 m和5.15 m,垂直式停車位最小通道寬度為6.78 m。平行式停車位最小通道寬度T=3.80 m。因此,道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面兩側(cè)分別設(shè)置平行式停車位;標(biāo)段500～650 m位置東南方向設(shè)置斜列式停車位,西北方向設(shè)置平行式停車位;標(biāo)段650～800 m位置東南方向設(shè)置斜列式停車位;標(biāo)段840 m至終點(diǎn)位置西北方向設(shè)置平行式停車位。

3 VISSIM仿真模型建立

根據(jù)泰安西路改造前后不同標(biāo)段停車位模式,確定圖1～圖3中5種橫斷面形式分別標(biāo)號為斷面一至斷面五,結(jié)合 VISSIM 仿真軟件進(jìn)行模擬,通過輸出文件、整理數(shù)據(jù)來探討停車位的設(shè)計(jì)對通行能力的影響,為相關(guān)舊路改造提供理論參考[15]。確定VISSIM仿真數(shù)據(jù)為:道路長度設(shè)計(jì)為360 m,行駛車輛占比為小汽車/貨車=49/1,車速區(qū)間設(shè)置為25～35 km/h,且速度25～30 km/h占比為70%。車輛模型采用系統(tǒng)自帶 Wiedemann74,遵循車輛右行駛原則,非機(jī)動車道未輸入車輛。確定單向通行車輛為2 684 pcu/h,具體仿真模型如圖7所示,車道設(shè)置的通行車輛數(shù)如表1所示。停車位設(shè)置總長300 m,單個(gè)長度設(shè)置為6 m,單向平行式停車位設(shè)50個(gè),斜列式停車位設(shè)100個(gè),角度為60°,停車道行駛車輛停車率為100%。

圖7 仿真模型

表1 機(jī)動車輛仿真數(shù)

3.1 交通延誤率分析

路段交通延誤率指通過該路段長度的車輛實(shí)際運(yùn)行延誤時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)間的比值百分?jǐn)?shù)值。泰安西路中路段交通延誤率需分別計(jì)算停車道與行車道交通延誤率,延誤率計(jì)算公式如下:

as=[(Tki-Tkj)/T0]×100%

(2)

as=(Ty/Ts)×100%

(3)

式中:as為延誤率;Tki為斷面k、i車道所對應(yīng)的平均延誤時(shí)間,s;Tkj為斷面k、j車道所對應(yīng)的平均停車時(shí)間,s;T0為標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行所對應(yīng)的行程時(shí)間,即原斷面行程時(shí)間,s;Ts為車輛在理想條件下通過該路段所需平均行程時(shí)間,s;Ty為車輛實(shí)際通過單位長度路段的車均延誤,s。

根據(jù)上述仿真數(shù)據(jù)并結(jié)合交通延誤率算式進(jìn)行計(jì)算、整理得到數(shù)據(jù)如表2所示,同時(shí)參考道路服務(wù)水平評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表3和表4所示。

通過對延誤時(shí)間,延誤率路段服務(wù)水平評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及道路實(shí)際情況進(jìn)行分析,結(jié)果如下:斷面四與斷面五延誤率大于35%、停車道平均延誤時(shí)間大于15 s,延誤率與延誤服務(wù)水平都是二級,則斷面四與斷面五都并非最優(yōu)斷面組合。斷面二與斷面三服務(wù)水平都為一級、延誤時(shí)間與延誤率相近,不同之處在于停車位模式,可通過探究設(shè)置平行式車位與斜列式車位對路內(nèi)交通的影響進(jìn)行比較。

3.2 停車位設(shè)置方式分析

進(jìn)一步仿真表明,在雙向兩車道道路上設(shè)置停車位時(shí),需要考慮機(jī)動車流量和非機(jī)動車流量大小[16]。泰安西路停車位設(shè)置在非機(jī)動車道旁,可用VISSIM仿真得出考慮非機(jī)動車時(shí),不同停車模式對交通流的影響,非機(jī)動車確定為0～500 bic/h,機(jī)動車確定為200～800 pcu/h。為了更直觀地反映非機(jī)動車以及不同停車模式下對交通流的影響,根據(jù)仿真運(yùn)行后所得延誤時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,取具有代表性路段延誤的變化情況做折線圖如圖8和圖9所示。

表2 斷面研究數(shù)據(jù)與對應(yīng)延誤率一覽

表3 延誤率路段服務(wù)水平評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表4 平均延誤時(shí)間服務(wù)水平評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖8 延誤變化(bic=0)

圖9 延誤變化(bic=500)

根據(jù)仿真結(jié)果可得出結(jié)論,當(dāng)bic為0時(shí)即無非機(jī)動車影響停車時(shí),平行式停車位造成的交通流延誤最小,但當(dāng)有非機(jī)動車影響時(shí),無論非機(jī)動通行量的大小,平行式停車位所造成的延誤最大,此時(shí)斜列式停車位對交通流的影響小于平行式停車位。造成該情況的原因在于停車位設(shè)置于非機(jī)動車道旁,該路段存在機(jī)非混行現(xiàn)象,且平行式停車位占道路長度最長,此時(shí)車輛在駛?cè)腭偝銎叫惺酵＼囄粫r(shí)受機(jī)動車與非機(jī)動車影響比斜列式停車位大,造成的延誤也大。

4 結(jié)論

本文針對道路橫斷面進(jìn)行重新設(shè)計(jì),在不增加道路用地情況下,準(zhǔn)確分析研究道路特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)狀加強(qiáng)對道路資源的合理應(yīng)用,靈活運(yùn)用規(guī)范,提出了泰安西路道路綜合改造的停車位設(shè)計(jì)。該改造方案將路幅一塊板改為路幅三塊板,在人行道預(yù)留充足的情況下劃分出一條停車輔道,新增了大量停車泊位,可以有效緩解城市擁堵、停車難等問題,停車位布設(shè)方式以平行式為主、斜列式為輔,在道路單位長度內(nèi)設(shè)置斜列式停車位以得到更多泊位容量,進(jìn)而提高交通運(yùn)行效率。VISSIM 仿真模擬進(jìn)一步驗(yàn)證了改造設(shè)計(jì)方案可有效降低路段交通延誤時(shí)間與延誤率,同時(shí)提高路段服務(wù)水平,在類似三塊板項(xiàng)目改造中,可優(yōu)先考慮服務(wù)水平等級相同的雙向兩停車道,停車位模式可結(jié)合優(yōu)缺點(diǎn)與實(shí)際情況抉擇。