唐伯明，王衛(wèi)軍，劉唐志，曾 超

(1. 重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074；2. 重慶交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶 400074)

停車場建設(shè)規(guī)模對(duì)道路通行能力影響的分析

唐伯明1，王衛(wèi)軍1，劉唐志2，曾 超1

(1. 重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074；2. 重慶交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶 400074)

根據(jù)不同性質(zhì)停車場進(jìn)出車流規(guī)律的實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建立了停車場高峰小時(shí)進(jìn)出車流量模型；再基于交通流理論，分析了停車場出入口兩種交通組織形式下進(jìn)出車流對(duì)相連道路車流的影響；分別對(duì)兩種進(jìn)出車流影響下的道路通行能力進(jìn)行了計(jì)算，得出了停車場建設(shè)規(guī)模與建成后道路通行能力的關(guān)系；運(yùn)用VISSIM仿真軟件對(duì)兩種出入口交通組織形式進(jìn)行了可視化仿真分析和仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，驗(yàn)證了停車場建設(shè)規(guī)模與其對(duì)道路通行能力影響的相關(guān)性。研究表明：停車場選址、建設(shè)規(guī)模和出入口交通組織等必須考慮對(duì)道路通行能力的影響，確保城市道路交通順暢。

交通工程；停車場規(guī)模；選址規(guī)劃；通行能力；VISSIM仿真

隨著停車難問題日漸凸顯，大規(guī)模新建停車場已成為我國各大城市解決停車問題的重要手段。停車位的增加，能在一定程度上緩解城市停車的緊張局勢，但同時(shí)也會(huì)誘增相連道路的交通量，給城市道路增添新的交通擁堵。某些特殊路段，因高峰期間等待入庫的車輛排隊(duì)過長而導(dǎo)致的相連道路出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響著城市道路車輛的通行效率。這主要是因?yàn)橥＼噲鲞x址、建設(shè)規(guī)模及出入口交通組織設(shè)計(jì)沒有充分考慮相連道路的通行能力，投資方盲目追求泊位數(shù)量最大化，導(dǎo)致停車場進(jìn)出車流量遠(yuǎn)超相連道路的抗干擾能力，對(duì)道路的通行能力造成極大影響。

目前國內(nèi)學(xué)者對(duì)于停車場的研究大多集中在停車場選址規(guī)劃、停車場管理、出入口設(shè)計(jì)、車位誘導(dǎo)等方面。比如：劉松[1]針對(duì)目前停車資源緊缺現(xiàn)狀，提出了基于泊位共享的停車場選址方法；候維巖等[2]提出了基于地磁傳感器和無線通信技術(shù)的智能化車位管理系統(tǒng)，有效提高了停車場的管理效率；陳峻等[3]和郭彥云等[4]分別對(duì)出入口的車道長度及位置進(jìn)行了研究，以此減少對(duì)道路車流的影響；李少帥等[5]對(duì)高架橋下停車場的設(shè)置方法進(jìn)行了探討，并分析了其對(duì)道路交通的影響。但是，停車場建設(shè)規(guī)模對(duì)道路通行能力的影響研究還相對(duì)較少，筆者著重分析了不同的停車場建設(shè)規(guī)模、出入口交通組織方式對(duì)道路交通的影響程度。

1 停車場出入口交通組織方式

停車場出入口作為城市動(dòng)態(tài)交通與靜態(tài)交通結(jié)合的關(guān)鍵部位，交通組織的重要性顯得尤為突出。不同的出入口交通組織設(shè)計(jì)對(duì)相連道路的交通影響形式也會(huì)不同，影響程度也各有差異。通過調(diào)查，現(xiàn)有的停車場出入口交通組織形式主要分為右進(jìn)右出和左進(jìn)左出兩種，對(duì)其分析可以參照無信號(hào)交叉口交通節(jié)點(diǎn)的研究[6-9]。

1.1 右進(jìn)右出交通分析

右進(jìn)右出的交通組織方式對(duì)相連道路的交通影響較小，常作為交通流量較大或等級(jí)較高道路的外部停車場出入口交通組織設(shè)計(jì)形式，具體如圖1。這種方式只存在著入庫分流車流和出庫合流車流這兩股干擾車流。

圖1 右進(jìn)右出Fig.1 Right in and right out

由圖1可知，分流車流①表示相連道路上需要右轉(zhuǎn)進(jìn)入停車場的車輛，其在進(jìn)入停車場之前會(huì)有一個(gè)減速或停車等待的過程，分流處就形成了一個(gè)交通瓶頸，后方直行車輛必須減速或變道，降低了直行車輛的通行效率。合流車流②在匯入相連道路車流時(shí)，受優(yōu)先等級(jí)規(guī)則所限，需要等主路車流出現(xiàn)可接受臨界間隙時(shí)，才能匯入，這勢必會(huì)減少相連道路車流的通行時(shí)間。實(shí)際情況下，有的車輛不按規(guī)則強(qiáng)行匯入，迫使主路車輛減速或變道，同時(shí)由于合流車流的速度低于道路車流的行駛速度，最終也會(huì)降低相連道路的通行能力。

1.2 左進(jìn)左出交通分析

左進(jìn)左出的交通組織方式對(duì)相連道路的交通影響較大，采用這種交通組織設(shè)計(jì)的停車場出入口常設(shè)置在交通流量較小或等級(jí)較低的道路上，具體如圖2。這種方式存在著四股干擾車流，且其中兩股需要穿過相連道路上正常行駛的車流，對(duì)道路通行能力影響較大。

圖2 左進(jìn)左出Fig.2 Left in and left out

由圖2可知，分流車流①及合流車流②對(duì)相連道路交通的影響與右進(jìn)右出的交通組織形式影響相似。分流車流③及合流車流④，在進(jìn)行分合流過程中對(duì)相連道路的通行效率影響相對(duì)較大。車流③在左轉(zhuǎn)進(jìn)入停車場時(shí)首先會(huì)有減速或停車等待的過程，會(huì)對(duì)相連道路上的車流B造成一定的阻礙，而在左轉(zhuǎn)的過程中，需利用車流A的可接受臨界間隙進(jìn)行穿越，這又會(huì)影響主路車流A的正常通行，形成交通瓶頸。而車流④則首先是要穿過車流A，降低了車流A的正常通行效率，然后又要等待車流B的臨界間隙才能成功匯入，進(jìn)而又對(duì)車流B產(chǎn)生影響。由此可見：左進(jìn)左出的停車場出入口交通組織方式對(duì)相連道路的通行影響較大。

2 高峰小時(shí)出入車流量分析

停車場的高峰小時(shí)進(jìn)出車流量是指在停取車高峰期每小時(shí)駛?cè)牖蝰偝鐾＼噲龅能囕v數(shù)。其主要受車庫周邊用地性質(zhì)、土地開發(fā)利用程度、設(shè)施規(guī)模等的影響。周邊用地性質(zhì)和土地開發(fā)程度就決定了車庫的使用性質(zhì)，而停車設(shè)施的規(guī)模則對(duì)其產(chǎn)生基礎(chǔ)性影響。因此筆者擬采用停車設(shè)施規(guī)模和使用性質(zhì)這兩大因素對(duì)高峰小時(shí)進(jìn)出流量進(jìn)行量化分析。

2.1 停車場規(guī)模

停車場的規(guī)模主要用泊位數(shù)量P表示，根據(jù)泊位數(shù)量不同可以把停車場分為不同等級(jí)。按照我國JGJ 100—2015《車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[10]停車規(guī)范，把停車場分為小型、中型、大型和特大型等4個(gè)等級(jí)，詳見表1。

表1 停車場規(guī)模等級(jí)劃分Table 1 The grading table of parking scale

2.2 停車場性質(zhì)

停車場的性質(zhì)是指停車場的使用性質(zhì)，根據(jù)其使用性質(zhì)的不同將停車場分為商業(yè)區(qū)停車場、醫(yī)院停車場、住宅區(qū)停車場、商務(wù)區(qū)停車場等。不同性質(zhì)停車場的泊位使用率和車位周轉(zhuǎn)率存在顯著差異。根據(jù)對(duì)重慶市21個(gè)停車場，近十萬個(gè)停車位調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，醫(yī)院及商業(yè)區(qū)停車場的使用率及周轉(zhuǎn)率都非常高，而住宅區(qū)和商務(wù)區(qū)停車場周轉(zhuǎn)率則相對(duì)較低，詳見表2。

表2 不同性質(zhì)停車場的泊位使用率及車位周轉(zhuǎn)率Table 2 Berth utilization and turnover of parking spaces in different types of parking

(續(xù)表2)

停車場性質(zhì)泊位使用率α車位周轉(zhuǎn)率μ商業(yè)區(qū)停車場0.90～0.955～6商務(wù)區(qū)停車場0.90～0.952～3住宅區(qū)停車場0.85～0.951～2

2.3 高峰小時(shí)進(jìn)出車流量計(jì)算

高峰小時(shí)進(jìn)出車流量可以通過停車場的規(guī)模和性質(zhì)推算而來，停車場規(guī)模大小是基礎(chǔ)性因素，停車場的使用性質(zhì)則是約束因子。

因此，第i個(gè)出入口高峰小時(shí)進(jìn)出車流量為：

QHi=λ×P×α×μ×θ

(1)

或QHi=P×αH×μH×θ

(2)

式中：QHi為第i號(hào)出入口的高峰小時(shí)進(jìn)出車流量；λ為高峰小時(shí)流量換算系數(shù)，通常λ=0.15～0.20；P為停車場泊位數(shù)；α為泊位使用率；μ為車位周轉(zhuǎn)率；αH為高峰小時(shí)泊位使用率；μH為高峰小時(shí)車位周轉(zhuǎn)率；θ為各出入口的分流系數(shù)的集合[11]。

θ由式(3)～式(5)確定：

θ=(β1,β2, …,βi)

(3)

(4)

(5)

式中：βi為出入口i的分擔(dān)比例；γij為出入口i與離小區(qū)j的距離和服務(wù)水平相關(guān)的權(quán)重系數(shù)值；aj為小區(qū)j停車發(fā)生量占與停車場相關(guān)所有小區(qū)停車發(fā)生量的比例；Li為出入口i處與道路服務(wù)水平相關(guān)的權(quán)重系數(shù)值；σij為出入口i離小區(qū)j質(zhì)心的距離。

3 進(jìn)出車流對(duì)通行能力定量計(jì)算

3.1 右進(jìn)右出形式

右進(jìn)右出形式對(duì)道路通行能力的影響是分流車流①及合流車流②共同作用的結(jié)果，計(jì)算道路通行能力時(shí)也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行綜合考慮。一般車流①的高峰流量出現(xiàn)在早晨上班期間，而車流②的高峰流量出現(xiàn)在傍晚下班期間，所以這種形式對(duì)道路通行能力的影響在時(shí)空上呈分離狀態(tài)。

相連道路通行能力由式(6)～式(12)計(jì)算。

CR=Min(C1,C2)

(6)

C1=SA(m-1+fR)

(7)

fR=100/[100+R(ER-1)]

(8)

R=QHi/(Q單+QHi)

(9)

(10)

C2=SA(m-1+ε2)

(11)

(12)

式中：CR為右進(jìn)右出交通組織下道路的通行能力；C1為車流①影響下的道路通行能力[12]；C2為車流②影響下的道路通行能力；SA為原道路單車道飽和流率；m為車道數(shù)；fR為右轉(zhuǎn)修正系數(shù)；R為右轉(zhuǎn)車比例；ER為右轉(zhuǎn)車換算系數(shù)；Q單為道路單車道流量；l為車輛長度，通常取5m；τ為轉(zhuǎn)彎角度；h為標(biāo)準(zhǔn)飽和車頭時(shí)距，通常h=2.5m；u為橫向力系數(shù)，通常u=0.18；ε2為道路最外側(cè)車流的通行時(shí)間與總時(shí)間的比值；V主為主路的平均車速；V支為停車場駛出車流的平均車速。

3.2 左進(jìn)左出形式

左進(jìn)左出交通組織形式下的道路通行能力受車流①②③④的共同作用。直觀地可以看出，車流③④因需要穿過主路車流A，所以對(duì)道路通行能力的影響較大，車流①②則對(duì)道路通行能力的影響相對(duì)較小。依實(shí)際通行規(guī)則及早晚高峰情況分析得，車流①③會(huì)在早高峰期出現(xiàn)入庫高峰，而車流②④則在晚高峰期出現(xiàn)出庫高峰。前面計(jì)算得到的QHi為同一出入口的高峰小時(shí)出庫或進(jìn)庫總流量，因而車流①③和②④的實(shí)際流量為QHi乘以系數(shù)ω(ω為各車流分布不均衡系數(shù)，通常ω=0.4～0.6)。

左進(jìn)左出交通組織下道路通行能力計(jì)算得：

CL=Min(C1,3, C2,4)

(13)

C1,3=SA(m-1) ε3+Min(SAfR, SAε3)

(14)

C2,4=SA(m-1) ε4+SAε2

(15)

式中：CL為左進(jìn)左出交通組織下道路的通行能力；C1,3為車流①③影響下道路的通行能力；C2,4為車流②④影響下道路的通行能力；ε3,4求法與ε2類似，但其QHi值需乘以不均衡系數(shù)ω。

4 VISSIM仿真實(shí)驗(yàn)及分析

4.1 仿真實(shí)驗(yàn)

在VISSIM中建立道路路網(wǎng)模型，本次仿真實(shí)驗(yàn)中采用雙向4車道路段，具體如圖3。

圖3 仿真模型Fig.3 Simulation model

實(shí)驗(yàn)仿真環(huán)境為：路段全長1 km；主路車速為50～60 km/h；停車場出入口設(shè)置在道路500 m處；另外考慮到進(jìn)、出車輛速度差異化，進(jìn)庫車輛速度取5～10 km/h，出庫車輛取10～15 km/h；跟車模型采用Wiedemann74模型；其它參數(shù)采用默認(rèn)值。

4.2 仿真結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

右進(jìn)右出和左進(jìn)左出兩種交通組織設(shè)計(jì)方式下仿真及計(jì)算結(jié)果如表3(部分)。

表3 交通組織設(shè)計(jì)下車流入庫仿真結(jié)果(部分)Table 3 The simulation results of vehicle storage under the organization design(section)

根據(jù)表3結(jié)果，其數(shù)據(jù)處理如圖4。

圖4 主路車輛平均延誤時(shí)間及速度Fig.4 The average delay time and speed of main-road vehicles

由圖4(a)中可以看出，主路車輛的平均延誤時(shí)間隨著停車場規(guī)模的增大而增長。且隨著停車場規(guī)模的增大，車輛的平均延誤呈指數(shù)式增長。

由圖4(b)可以看出，主路車輛的行駛速度隨著停車場規(guī)模的增大而不斷減小。當(dāng)停車場規(guī)模超過500泊位數(shù)時(shí)，主路車輛的行駛速度急劇下降。

在主路交通流為500 pcu/h的條件下，停車場規(guī)模對(duì)道路通行能力的影響關(guān)系如圖5。

圖5 道路通行能力與停車場規(guī)模關(guān)系Fig.5 The relationship of road capacity and parking lot size

由圖5可知：①停車場規(guī)模較小時(shí)(P≤500泊位數(shù))，兩種出入口交通組織設(shè)計(jì)均滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)相連道路的通行能力影響較小。當(dāng)停車場規(guī)模P>800泊位數(shù)時(shí)，則建議使用右進(jìn)右出交通組織設(shè)計(jì)(至少高峰期使用)，以減少對(duì)相連道路通行能力的影響。②出庫車輛如果嚴(yán)格按照主路優(yōu)先的通行規(guī)則，其對(duì)主路車流的影響(延誤、速度、停車次數(shù))幾乎可以忽略，所以應(yīng)嚴(yán)格禁止出庫車輛隨意穿插，保證主路車輛正常通行。

5 結(jié) 論

停車場作為城市動(dòng)、靜交通結(jié)合的關(guān)鍵部分，對(duì)其研究具有一定的必要性。根據(jù)道路的通行能力大小來對(duì)停車場進(jìn)行選址及選型，并選著合理的進(jìn)出口交通組織形式，可以有效減少城市道路的新增交通擁堵情況。具體研究結(jié)論如下：

1)根據(jù)停車場建設(shè)規(guī)模大小及性質(zhì)，文章提出了一種停車場交通生成量的預(yù)測模型，可以對(duì)停車場建成后的交通生成量進(jìn)行有效預(yù)測。

2)分析了停車場兩種進(jìn)出口交通組織設(shè)計(jì)方式對(duì)相連道路車流的影響，提出了對(duì)道路通行能力影響的計(jì)算模型，可以為停車場的選址、規(guī)模大小提供依據(jù)。

3)通過VISSIM仿真平臺(tái)對(duì)停車場建成后道路系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明：停車場建設(shè)規(guī)模對(duì)主路的通行能力、車速及延誤有著較大影響。

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Analysis of Impact of Parking Construction Scale on Road Capacity

TANG Boming1，WANG Weijun1，LIU Tangzhi2，ZENG Chao1

(1. School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P.R. China;2. School of Traffic & Transportation, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P.R.China)

It is analyzed from the size and nature of the parking lot, with the actual statistical laws of the different nature of the parking lot and out of traffic, to establish the model of in and out of rush hour traffic. Then according to traffic flow theory, analyzing the influence of in and out of traffic under the two forms of organization of parking lot, and calculating the relationship between its size and road capacity after the parking lot constructed. Finally, the use of simulation software VISSIM to do a visual simulation analysis and simulation statistics of two entrances traffic organization form ,which verifies the correlation between the size of parking lot and road capacity. The result shows that parking siting, construction scale and entrances traffic organization must consider the impact on road capacity to ensure smooth traffic of city roads.

traffic engineering; parking lot scale; location planning; capacity; VISSIM simulation

10.3969/j.issn.1674-0696.2016.02.21

2015-01-09；

2015-12-07

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(E080701)；重慶市市政科技計(jì)劃基金項(xiàng)目(2013-11)；重慶市研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CYS15187)

唐伯明(1962—),男,江蘇東臺(tái)人,教授,博士(后),博士生導(dǎo)師，主要從事交通運(yùn)輸工程方面的研究。E-mail:tbm@neteasa.com。

王衛(wèi)軍(1991—),男,江蘇東臺(tái)人,碩士研究生,主要從事交通運(yùn)輸工程方面的研究。E-mail:172520736@qq.com。

U491.7+1

A

1674-0696(2016)02-100-05