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基于多方式選擇的區(qū)域停車換乘設(shè)施選址研究

王睿繆祥杰

(同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室上海201804)

摘要當(dāng)區(qū)域內(nèi)停車換乘設(shè)施布設(shè)過于密集時，易造成相鄰設(shè)施點(diǎn)互相競爭、資源浪費(fèi)，甚至引發(fā)出行效率下降，而既往的研究通常重視換乘需求最大化，忽略了這一現(xiàn)象對選址的影響。文中通過建立嘉定城區(qū)的模擬路網(wǎng)，對多種出行方式定義效用函數(shù)，運(yùn)用MATLAB程序進(jìn)行靜態(tài)交通分配仿真，得到在不同位置設(shè)置換乘設(shè)施情況下，出行者選擇停車換乘的比例和平均單位距離出行時間。結(jié)果表明，停車換乘設(shè)施的服務(wù)半徑為2～5 km；當(dāng)區(qū)域內(nèi)換乘設(shè)施由2個增加為3個時，平均單位距離出行時間反而增加約8%。

關(guān)鍵詞交通規(guī)劃停車換乘選址交通仿真區(qū)域多方式

傳統(tǒng)的停車換乘(park and ride，P&R)設(shè)施選址研究，通?；谧畲蠡采w換乘需求[1]，最大化攔截網(wǎng)絡(luò)交通流[2]，使用基于經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用圖形輔助設(shè)計(jì)、基于知識工程的專家決策[3]，或者在用戶均衡條件下以經(jīng)濟(jì)效益最大化、出行成本最小化為目標(biāo)確定換乘停車場點(diǎn)位[4]。但在地鐵線路既定的情況下，因?yàn)閾Q乘設(shè)施服務(wù)范圍的局限，當(dāng)一定區(qū)域內(nèi)換乘設(shè)施布設(shè)過于密集時，易造成相鄰設(shè)施點(diǎn)互相競爭、資源浪費(fèi)，甚至引發(fā)出行效率下降。有學(xué)者根據(jù)調(diào)查提出鄰近P&R設(shè)施的可達(dá)性、停車費(fèi)用等多方面因素會影響出行者對不同設(shè)施的選擇意愿，在一定距離內(nèi)的2個或2個以上的P&R設(shè)施存在一定的競爭關(guān)系[5]；有學(xué)者試圖量化P&R措施對減少路網(wǎng)上車公里數(shù)的能力[6]。本文以嘉定新城停車換乘設(shè)施選址為例，通過建立模型，對比多種停車換乘設(shè)施布局方案之下停車換乘對出行者的吸引程度及平均單位距離出行時間，對區(qū)域內(nèi)相鄰?fù)＼嚀Q乘設(shè)施相互影響及選址規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步研究。

1P&R出行方式選擇模型

嘉定新城的日常出行包括全程自駕、地面公交、停車換乘和步行換乘地鐵4種出行方式。效用函數(shù)一般通過不同的度量函數(shù)實(shí)現(xiàn)，需要將不同量綱的出行成本通過參數(shù)換算成統(tǒng)一量綱。結(jié)合范文博等人[7]對各種出行方式效用函數(shù)的研究及各指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取的難易度、可信度，對4種出行方式的效用函數(shù)分別定義。

(1) 全程自駕。出行者駕駛小汽車由出發(fā)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過地面道路和高速公路到達(dá)城市中心區(qū)，出行成本c1包括自駕行程時間、燃油消耗，以及停車收費(fèi)。

(1)

(2) 地面公交。出行者乘坐公交由出發(fā)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過地面道路和高速公路到達(dá)城市中心區(qū)，期間需要1次或2次換乘，出行成本c2包括公交行程時間、在車站的候車時間以及公交票價。

(2)

(3) 停車換乘。出行者駕駛小汽車由出發(fā)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過地面道路到達(dá)地鐵站，換乘地鐵進(jìn)入城市中心區(qū)，出行成本c3包括總行程時間、候車時間、燃油消耗、停車收費(fèi)，以及地鐵票價：

(3)

(4) 步行換乘地鐵。出行者步行由出發(fā)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過地面道路到達(dá)地鐵站，換乘地鐵進(jìn)入城市中心區(qū)，出行成本c4包括地鐵行程時間、步行時間、候車時間以及地鐵票價.

(4)

表1　效用函數(shù)參數(shù)取值

2算例分析

2.1　研究對象及選址方案

選取上海市嘉定城區(qū)作為研究對象，范圍包含了嘉定鎮(zhèn)街道、嘉定工業(yè)區(qū)、菊園街道和新成路街道的大部分區(qū)域以及馬陸鎮(zhèn)和安亭鎮(zhèn)的小部分區(qū)域，目的地均假定為曹楊路中山北路交叉口，見圖1。

圖1　路網(wǎng)和OD點(diǎn)位

其中，根據(jù)嘉定主城區(qū)總體規(guī)劃(2004~2020年)，黑色線條將嘉定城區(qū)分為8個區(qū)域，路網(wǎng)由地面道路、高速公路、公交線路、地鐵線路組成，其中，地面道路連接所有出行節(jié)點(diǎn)，地鐵線路特指十一號線。結(jié)合十一號線，該研究區(qū)域內(nèi)P&R設(shè)施備選點(diǎn)位共5個，分別位于嘉定北站、嘉定西站、白銀路站、嘉定新城站和馬陸站，見圖2。

圖2　嘉定城區(qū)11號線地鐵站

由于無法獲得研究區(qū)域內(nèi)詳實(shí)的經(jīng)濟(jì)、人口數(shù)據(jù)，本次仿真中未對各區(qū)域的交通需求進(jìn)行完整預(yù)測。根據(jù)2010年中國千人擁車數(shù)50輛，在嘉定城區(qū)總體規(guī)劃人口規(guī)?；A(chǔ)上，取各區(qū)域人口總量的1/25進(jìn)行同比例縮放。

設(shè)計(jì)4種停車換乘設(shè)施布設(shè)方案，分別是：方案一，僅在嘉定西站設(shè)置P&R設(shè)施；方案二，僅在嘉定新城站設(shè)置P&R設(shè)施；方案三，分別在嘉定西站和嘉定新城站各設(shè)置P&R設(shè)施；方案四，分別在嘉定西站、嘉定新城站和白銀路站各設(shè)置P&R設(shè)施。假設(shè)P&R設(shè)施和地鐵無容量限制，車輛在抵達(dá)設(shè)施點(diǎn)后可成功停放，且自由換乘。利用MATLAB程序進(jìn)行仿真運(yùn)算，根據(jù)得到的結(jié)果進(jìn)行評價。

2.2　單個方案(方案一)評價

在嘉定西站設(shè)置P&R設(shè)施時，擁車出行者選擇各出行方式的比例見表2。停車換乘使用比例較高的3個區(qū)域分別是南門(68)、老城(51)和菊園東(26)，比例較低的4個區(qū)域則是菊園西(10)、南西(81)、南東(106)和馬陸(96)。

表2　方案一仿真結(jié)果

根據(jù)西雅圖城市外圍巴士停車換乘設(shè)施調(diào)查數(shù)據(jù)報告[8]，當(dāng)包含85%的停車換乘設(shè)施使用者，吸引區(qū)為拋物線形狀，從換乘設(shè)施起下游可達(dá)3.2～4.5 km，上游吸引范圍則遠(yuǎn)至16.1 km，遠(yuǎn)端弦長19.3 km；當(dāng)僅包含50%的換乘設(shè)施使用者，吸引區(qū)為半徑4.0 km的圓，見圖3。根據(jù)表3可知，南門、老城和菊園東這3個區(qū)域中心點(diǎn)與嘉定西站的直線距離分別為2.4，2.1和3.9 km，這3個小區(qū)位于50%吸引圈內(nèi)，停車換乘使用比例相對較高；菊園西與嘉定西站的距離只有0.3 km，適合步行換乘地鐵；而馬陸、南西和南東又與嘉定西站相距過遠(yuǎn)，分別為7.2，5.9，4.2 km，且位于停車換乘設(shè)施點(diǎn)下游，因此這3個小區(qū)的停車換乘比例將近為0。仿真結(jié)果在一定程度上印證了學(xué)者們關(guān)于P&R設(shè)施吸引范圍的研究。

圖3　P&R吸引范圍示意圖

表3　方案一P&R設(shè)施點(diǎn)與需求點(diǎn)間的直線距離　km

2.3　4種方案對比評價

在得到各個方案的仿真結(jié)果后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到4種方案多種交通方式出行比例以及對應(yīng)的平均單位距離出行時間，見表4和圖4。

表4　4種方案多種交通方式出行比例　%

圖4　各個方案的平均單位距離出行時間

(1) 公共交通出行比例。根據(jù)表4，對比方案一和二，后者停車換乘出行者比例明顯提高，增幅7.9%，說明在區(qū)域內(nèi)，當(dāng)P&R設(shè)施設(shè)置在距離目的地更近、使車輛不發(fā)生背離目的地行駛的地鐵車站時，吸引力更大。對比方案二和三，后者停車換乘出行者比例進(jìn)一步明顯上升，增幅7.6%，對比方案三和四，停車換乘出行者比例基本持平，該現(xiàn)象說明在區(qū)域內(nèi)集中設(shè)置多處P&R設(shè)施對于增加停車換乘吸引程度的效果有限，在實(shí)際情況中，如果考慮土地價值、建設(shè)成本等因素，新增P&R設(shè)施可能是一種高投入低產(chǎn)出的行為。

(2) 單位距離出行時間。根據(jù)每位出行者一次出行時的出行距離和時間，計(jì)算出不同方案對應(yīng)的平均單位距離出行時間(min/km)。隨著換乘設(shè)施點(diǎn)的增加，平均單位距離出行時間呈現(xiàn)出減少趨勢，表明交通出行效率提高；然而，當(dāng)區(qū)域內(nèi)換乘設(shè)施超過一定合理數(shù)量，如方案四共設(shè)置了3處換乘停車場，其平均單位距離出行時間反而高于方案三，按式(5)計(jì)算，增加約8%。

(5)

造成這種情況的原因可能是由于白銀路站新開的P&R設(shè)施使得嘉定新城站、嘉定西站周邊小汽車流進(jìn)一步增多，造成P&R設(shè)施周邊的道路出現(xiàn)更嚴(yán)重的擁堵狀況，反而增加了停車換乘出行方式的行程時間和出行成本。

3結(jié)語

P&R設(shè)施具有一定服務(wù)半徑；由于相鄰設(shè)施點(diǎn)存在競爭，在一定區(qū)域內(nèi)設(shè)置過多的換乘設(shè)施，不僅不能明顯增加停車換乘客流比例，反而會造成出行效率下降。本文未考慮P&R設(shè)施和地鐵容量限制以及出行者的隨機(jī)效用，可能造成仿真結(jié)果在一定程度上失真，需要在今后的研究中進(jìn)一步完善。

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Study on the Regional Location Choice of Park and

Ride Facility Based on Multiple Modes Choice

WangRui,MiaoXiangjie

(Key laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China)

Abstract：A discussion is provided on P&R location optimizations on a regional level, for which influences among adjacent facilities are important to be considered, however mostly neglected. By establishing a road network which simulates Jiading new city, defining different travel modes' utility functions and using MATLAB to simulate the static traffic assignment, the travelers' proportion choosing park-and-ride mode and the corresponding average travel time per distance in cases of locating park-and-rides in different places are obtained. It turns out that a P&R facility's service area is within a radius of 2-5km; there is an average travel time per distance increase of 8 percent when increasing the P&R sites' number from 2 to 3.

Key words:traffic planning; P&R location choice; traffic simulation; regional area; multiple modes

收稿日期：2015-07-29

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.047