孫峰

（上海營(yíng)邑城市規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，上海市 200030）

基于排隊(duì)論的停車庫(kù)出入口設(shè)置與服務(wù)水平分析

孫峰

（上海營(yíng)邑城市規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，上海市 200030）

《建筑工程交通設(shè)計(jì)及停車庫(kù)（場(chǎng)）設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了不同規(guī)模停車庫(kù)（場(chǎng)）出入口的最少要求數(shù)量。對(duì)于大于等于700輛的停車庫(kù)（場(chǎng)），要求提供服務(wù)水平評(píng)價(jià)，并確定出入口數(shù)量。結(jié)合實(shí)例，運(yùn)用排隊(duì)論理論，提供了停車庫(kù)出入口設(shè)置的計(jì)算方法和相應(yīng)的服務(wù)水平分析。

停車庫(kù)；出入口；排隊(duì)論；服務(wù)水平

0　引言

《建筑工程交通設(shè)計(jì)及停車庫(kù)（場(chǎng)）設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》（DGJ08-7-2006）中提出，停車數(shù)小于100輛時(shí)，機(jī)動(dòng)車停車庫(kù)出入口設(shè)置不少于1個(gè)雙車道或兩個(gè)單車道的出入口；停車數(shù)大于等于100輛且小于200輛時(shí)，應(yīng)設(shè)置不少于兩個(gè)單車道的出入口；停車數(shù)大于等于200輛且小于700輛時(shí)，應(yīng)設(shè)置不少于兩個(gè)車道進(jìn)、兩個(gè)車道出的出入口；停車數(shù)大于等于700輛時(shí)，應(yīng)設(shè)置不少于3個(gè)雙車道的出入口，并應(yīng)進(jìn)行服務(wù)水平評(píng)價(jià)，確定出入口數(shù)量。

隨著建設(shè)項(xiàng)目交通影響評(píng)價(jià)工作的進(jìn)一步開展，有關(guān)部門對(duì)于新建項(xiàng)目引起的交通影響也越來(lái)越重視。因此，交通影響評(píng)價(jià)工作需在方案設(shè)計(jì)階段確立地塊車庫(kù)出入口數(shù)量，在滿足相關(guān)工程建設(shè)規(guī)范的前提下，由于進(jìn)出口的服務(wù)效率不同，合理地分配車庫(kù)的進(jìn)口與出口，并進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)水平評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)地塊建成后誘增車輛所造成的排隊(duì)影響，提出改善建議，以盡可能減少對(duì)城市道路造成的影響，同時(shí)保證地塊內(nèi)部交通流暢。

由于針對(duì)停車庫(kù)的服務(wù)水平評(píng)價(jià)尚未有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，本次筆者針對(duì)電子管理式停車庫(kù)服務(wù)模式（車輛進(jìn)出采用閘機(jī)感應(yīng)，人工收費(fèi)模式），結(jié)合實(shí)例，運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)中的排隊(duì)論理論，確定停車庫(kù)出入口數(shù)量，作出相應(yīng)的服務(wù)水平分析。

1　停車庫(kù)服務(wù)模型建立

通過研究停車庫(kù)的車流狀況與出入時(shí)間分布等特征，建立以下數(shù)學(xué)模型：

（1）出入停車庫(kù)的車流服從參數(shù)的泊松分布，表示單位時(shí)間內(nèi)平均進(jìn)入或者離開停車庫(kù)的車輛數(shù)，即平均到達(dá)率；

（2）車輛通過閘機(jī)或者收費(fèi)口的時(shí)間服從參數(shù)為的負(fù)指數(shù)分布，表示單位時(shí)間內(nèi)平均通過閘機(jī)或者收費(fèi)口的車輛數(shù)，即平均服務(wù)率；

（3）有一個(gè)或者多個(gè)進(jìn)出口道閘機(jī)、收費(fèi)口，相當(dāng)于服務(wù)臺(tái)數(shù)量。

由系統(tǒng)原理可知，上述服務(wù)過程可運(yùn)用排隊(duì)論（即隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論）解決。在車庫(kù)內(nèi)的停車時(shí)間相對(duì)于通過閘機(jī)或收費(fèi)口的時(shí)間為無(wú)窮大，可認(rèn)為停車庫(kù)的進(jìn)、出車流相互獨(dú)立，因此可以將出口和入口分別考慮。

由于車庫(kù)出入口通常以單車道或者雙車道設(shè)置，因此停車庫(kù)的入口（或出口）有以下三種情況：

a.S個(gè)/M/M/1組成的系統(tǒng)（見圖1）；

圖1　S個(gè)M/M/1排隊(duì)模型示意圖

b.一個(gè)M/M/S系統(tǒng)，通常為M/M/2系統(tǒng)（見圖2）；

圖2　M/M/S排隊(duì)模型示意圖

c.由多個(gè)M/M/Si組成的系統(tǒng)，Si一般為1和2，Si的和等于N。

1.1M/M/1排隊(duì)模型

（1）服務(wù)強(qiáng)度ρ

（2）系統(tǒng)空閑的概率P0

（3）系統(tǒng)狀態(tài)概率Pj

（4）平均排隊(duì)長(zhǎng)度Lq

（5）平均隊(duì)長(zhǎng)L

（6）平均排隊(duì)時(shí)間Wq

（7）平均逗留時(shí)間W

1.2M/M/S排隊(duì)模型

（1）服務(wù)強(qiáng)度ρ

（2）系統(tǒng)空閑的概率P0

（3）系統(tǒng)狀態(tài)概率Pj

（4）平均排隊(duì)長(zhǎng)度Lq

（5）平均隊(duì)長(zhǎng)L

（6）平均排隊(duì)時(shí)間Wq

（7）平均逗留時(shí)間W

2　停車庫(kù)出入口設(shè)置實(shí)例

2.1計(jì)算基礎(chǔ)

某地塊規(guī)劃設(shè)置1 100個(gè)停車位，全部采用地下停車場(chǎng)形式。根據(jù)預(yù)測(cè)，高峰小時(shí)進(jìn)入地庫(kù)的車輛數(shù)為580輛，離開地庫(kù)的車輛為430輛。根據(jù)《建筑工程交通設(shè)計(jì)及停車庫(kù)（場(chǎng)）設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》（DGJ08-7-2006），停車數(shù)大于等于700輛時(shí)，應(yīng)設(shè)置不少于3個(gè)雙車道的出入口，并應(yīng)進(jìn)行服務(wù)水平評(píng)價(jià)，確定出入口數(shù)量。由于進(jìn)、出口服務(wù)效率的不同，為了使出入口得到充分利用，需要對(duì)進(jìn)出口數(shù)量的配置進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化計(jì)算。

2.2參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)查

本次擬建地塊采用電子管理式停車庫(kù)服務(wù)模式（車輛進(jìn)出采用閘機(jī)感應(yīng)，人工收費(fèi)模式），為了得到電子管理停車庫(kù)的服務(wù)效率，研究中選取了周邊類似地塊停車庫(kù)在停車高峰分別對(duì)進(jìn)口和出口進(jìn)行調(diào)查，其中進(jìn)口共獲得1 466份有效樣本，車隊(duì)（大于1輛車連續(xù)通過）278個(gè)，單車通過438個(gè)；出口共獲得1 061份有效樣本，車隊(duì)213個(gè)，單車通過325個(gè)。調(diào)查結(jié)果顯示，停車庫(kù)進(jìn)口服務(wù)效率為310輛/車道閘機(jī)h，停車庫(kù)出口服務(wù)效率為150輛/車道閘機(jī)h，即進(jìn)口閘機(jī)平均服務(wù)時(shí)間為11.6 s/輛，出口收費(fèi)閘機(jī)平均服務(wù)時(shí)間為24.0 s/輛。

注：研究調(diào)查的停車庫(kù)出入口每個(gè)車道均設(shè)置一個(gè)閘機(jī)，因此每根車道也相當(dāng)于一個(gè)服務(wù)臺(tái)。規(guī)劃地塊設(shè)置的停車庫(kù)也采用相同模型設(shè)置閘機(jī)。

2.3計(jì)算方法

根據(jù)調(diào)查所得的服務(wù)效率數(shù)據(jù)，結(jié)合高峰小時(shí)的停車生成率和排隊(duì)論理論，可計(jì)算得到擬建停車庫(kù)需要的最少出、入車道數(shù)，見表1。

表1　擬建停車庫(kù)需要的最少出、入車道數(shù)

由表1分析可知，無(wú)論停車庫(kù)的入口還是出口均為多服務(wù)臺(tái)的隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)。停車庫(kù)組織方式不同，其數(shù)學(xué)模型也不一致。以停車庫(kù)入口為例，若所有的入口均一起設(shè)置，則停車庫(kù)閘機(jī)系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)的M/M/S模型，反之，若所有的入口均分開設(shè)置，模型為多個(gè)單服務(wù)臺(tái)的M/M/1模型。當(dāng)然，也可以是M/M/1和M/M/S的組合形式，但是無(wú)論如何組合，其評(píng)價(jià)指標(biāo)均位于M/M/S系統(tǒng)和S個(gè)M/M/1系統(tǒng)之間。因此，利用排隊(duì)論計(jì)算可得到不同形式組合的評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而可到最優(yōu)的出入口數(shù)量組合。

本次新建地塊設(shè)置停車位1 100個(gè)，應(yīng)至少設(shè)置三個(gè)雙車道的出入口，即六條車道。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果得到的最少出、入口車道數(shù)，按最低標(biāo)準(zhǔn)可設(shè)置2個(gè)車道的入口和4個(gè)車道的出口；或者設(shè)置各3個(gè)車道的出入口，為了使服務(wù)水平達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，本次研究計(jì)算了一定數(shù)量下停車庫(kù)出入口的評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果見表2。

2.4出入口車道組合分析

若以每輛車的平均等待時(shí)間小于30 s作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知該停車庫(kù)至少需要3條入口車道和4條出口車道。由于出入口一般最多設(shè)置為雙車道，因此進(jìn)口車道有兩種組合，出口車道有三種組合，各種組合條件下的系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)見表3。

由表3的計(jì)算結(jié)果及每輛車的平均排隊(duì)時(shí)間小于30 s的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可得四條出口車道需成對(duì)設(shè)置于兩個(gè)出入口，對(duì)于三條進(jìn)口車道，組合一和組合二均可滿足要求，但是組合二與《建筑工程交通設(shè)計(jì)及停車庫(kù)（場(chǎng)）設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》中設(shè)置不少于3個(gè)雙車道的出入口的要求不符合。綜合考慮規(guī)范要求和系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)，這里對(duì)擬建地塊停車庫(kù)出入口設(shè)置建議如下：共設(shè)置四個(gè)出入口，兩個(gè)入口和兩個(gè)出口；停車庫(kù)入口一個(gè)設(shè)單車道，一個(gè)設(shè)雙車道；停車庫(kù)每個(gè)出口設(shè)雙車道。通過上述分析同時(shí)可知進(jìn)出口車道分別集中較為高效，多車道的組合優(yōu)于單車道的組合。

表2　停車庫(kù)出入口的評(píng)價(jià)指標(biāo)

表3　各種組合條件下的系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)

3　其他優(yōu)化措施

3.1不同用地類型的停車庫(kù)出入口設(shè)置

由于各種用地類型停車出行特征的差異，因此在停車庫(kù)出入口設(shè)置上也存在不同。另外，一般車庫(kù)進(jìn)出口閘機(jī)成對(duì)設(shè)置，也存在一定的不合理。

比如，商業(yè)、辦公地塊相對(duì)于住宅區(qū)進(jìn)出車輛在時(shí)間上更為集中，因此進(jìn)口匝機(jī)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離基地出入口，以盡可能延長(zhǎng)車庫(kù)閘機(jī)與基地出入口之間可供排隊(duì)的長(zhǎng)度，避免高峰時(shí)段車輛排隊(duì)至城市道路影響外部道路的運(yùn)行。同理，出入口閘機(jī)應(yīng)盡可能靠近基地出入口。這樣，在地塊內(nèi)部可提供較長(zhǎng)的排隊(duì)長(zhǎng)度，不至于影響地塊內(nèi)其他車輛的正常通行。

對(duì)于住宅地塊，由于車輛出行相對(duì)比較分散，排隊(duì)延誤帶來(lái)的影響較小。因此住宅小區(qū)內(nèi)的車庫(kù)出入口閘機(jī)設(shè)置應(yīng)主要考慮基地內(nèi)部交通流線的順暢。

3.2提高服務(wù)效率

對(duì)于已建車庫(kù)，由于出入口數(shù)量及位置確定，即在服務(wù)臺(tái)數(shù)量無(wú)法增加的情況下，可考慮提高服務(wù)效率，如開發(fā)一些新型的停車模式以減少車輛通過閘機(jī)的時(shí)間。

比如位于上海都市路5001號(hào)的仲盛商場(chǎng)公共停車場(chǎng)采取先收取停車費(fèi)、后駛離停車場(chǎng)的收費(fèi)方式。該停車場(chǎng)推出入庫(kù)15 m i n內(nèi)駛離的免于計(jì)費(fèi)，繳納停車費(fèi)后20 m i n駛離的不再收取該時(shí)間段的費(fèi)用的收費(fèi)措施。通過現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研，該管理模式對(duì)于合理地誘導(dǎo)車輛在停車庫(kù)內(nèi)通暢行駛、減少停車庫(kù)出入口高峰時(shí)間段車輛擁堵現(xiàn)象發(fā)生、使停車庫(kù)的日常運(yùn)營(yíng)更為安全有序等方面有明顯作用。通過人工、自助方式先行繳納停車費(fèi)用的車輛，只需在出庫(kù)處將計(jì)費(fèi)卡插入計(jì)費(fèi)器即可迅速通過閘機(jī)駛離停車場(chǎng)，有效地減少了通過閘機(jī)的時(shí)間，提高了服務(wù)效率，見圖3、圖4。

3　結(jié)語(yǔ)

本文利用排隊(duì)論理論計(jì)算停車場(chǎng)所需出入口的最少數(shù)量要求，并對(duì)不同的組合進(jìn)行分析，找出最優(yōu)配置模型，同時(shí)，對(duì)于不同用地類型的停車場(chǎng)和出入口設(shè)置和已建停車場(chǎng)的管理優(yōu)化提出了相關(guān)建議。

圖3　車輛在離開停車庫(kù)前先交停車費(fèi)

圖4　將計(jì)費(fèi)卡插入計(jì)費(fèi)器即可通過閘機(jī)

但是，本次研究也存在一定的局限性。由于樣本的有限，本次研究調(diào)查的停車庫(kù)采用每車道設(shè)置一個(gè)閘機(jī)的模式，得到了各進(jìn)口車道和出口車道的服務(wù)率參數(shù)。實(shí)際使用中，由于車道間的橫向影響，采用M/M/S系統(tǒng)時(shí)，服務(wù)效率必然存在折減。因此，針對(duì)M/M/S系統(tǒng)和S個(gè)M/M/1系統(tǒng)在實(shí)際計(jì)算時(shí)，對(duì)參數(shù)μ應(yīng)采用不同的數(shù)值，從而得到的最優(yōu)配置也有可能不同。

U419.7+1

A

1009-7716（2016）09-0095-04

2016-05-17

孫峰（1986-），男，上海人，工程師，從事道路設(shè)計(jì)工作。