馬健+張麗巖+龐樨+張忠政+高亦祥

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平快速發(fā)展，停車(chē)難問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。因此，閑置停車(chē)位的再利用就變得尤為重要。文章提出面向泊位分時(shí)共享的雙層規(guī)劃模型，對(duì)管理層和使用者之間的車(chē)位供需行為進(jìn)行描述。通過(guò)宏觀層面（泊位供給模型（Parking Supply Model， PSM））實(shí)現(xiàn)停車(chē)共享方案的動(dòng)態(tài)調(diào)整，微觀模型（泊位需求模型（Parking Demand Model， PDM））描述泊位的實(shí)時(shí)分配。該模型充分解決了停車(chē)難問(wèn)題，提高了社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：雙層模型；車(chē)位分時(shí)共享；動(dòng)態(tài)方案；校園停車(chē)；駕駛員選擇

中圖分類(lèi)號(hào)：F570 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： With the rapid development of socioeconomic level， the problem of parking is becoming more and more serious. Therefore， the reuse of idle parking spaces becomes particularly important. This paper presents a two-layer programming model for berth sharing， which describes the supply and demand behavior between management and users. The macro-level（Parking Supply Model， PSM）realizes the dynamic adjustment of parking sharing scheme and the microscopic model（Parking Demand Model， PDM）describes the real-time allocation of berths. It fully solves the problem of parking difficulty and improves the social benefit.

Key words： two-layer model； berth sharing； dynamic scheme； campus parking； driver selection

0 引 言

隨著人民生活水平的提高，城市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的增加，泊位的供需矛盾日益尖銳。同時(shí)，公共停車(chē)設(shè)施的空間布局與駕駛員的需求差異也加劇了泊位的供需矛盾，導(dǎo)致路邊、地下停車(chē)場(chǎng)的利用率較高，而地上大型停車(chē)場(chǎng)普遍利用率較低。在不同時(shí)間段，因?yàn)橛玫匦再|(zhì)的不同，導(dǎo)致不同的停車(chē)高峰期。然而，當(dāng)今社會(huì)用地難、新建泊位成本高。聯(lián)系當(dāng)前流行的“優(yōu)步”、“摩拜單車(chē)”、“滴滴”等以共享經(jīng)濟(jì)形式運(yùn)營(yíng)的APP，本團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生了“泊位分時(shí)共享”的想法，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有泊位的管理，緩解停車(chē)難的問(wèn)題。泊位分時(shí)共享是指某一泊位為兩位或兩位以上的車(chē)主提供沒(méi)有沖突或干擾的停車(chē)空間，在為駕駛員提供足夠的停車(chē)空間與減少資源浪費(fèi)之間取得平衡點(diǎn)。

目前，本項(xiàng)目對(duì)泊位分時(shí)共享的研究是在分時(shí)共享的基礎(chǔ)上進(jìn)行宏觀、微觀調(diào)控。通過(guò)停車(chē)泊位的供需平衡情況與駕駛員對(duì)停車(chē)服務(wù)的滿意度來(lái)體現(xiàn)泊位分時(shí)共享方案的實(shí)施效果。為了解此方案的實(shí)際實(shí)施情況，本團(tuán)隊(duì)以某大學(xué)為例，進(jìn)行了實(shí)地考察，結(jié)合本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的APP，證明了此方案能有效提高泊位利用率。

1 模型建立

1.1 雙層模型簡(jiǎn)介

泊位分時(shí)共享的應(yīng)用不僅是為了解決泊位供需的矛盾，也是為了提高市民的停車(chē)滿意度。在停車(chē)泊位這個(gè)問(wèn)題中，存在著兩類(lèi)對(duì)象。一類(lèi)是制定停車(chē)管理措施、后期管理停車(chē)行為的管理者與參與泊位時(shí)間分配商討的車(chē)位擁有者（兩者統(tǒng)稱(chēng)為管理層），另一類(lèi)是在實(shí)際情況中享受分時(shí)共享泊位的駕駛員[1-2]。表面上，這兩者無(wú)非是管理與被管理的關(guān)系，但他們的決策都會(huì)受對(duì)方的信息影響，為了更直觀、合理地展現(xiàn)這一行為過(guò)程，本團(tuán)隊(duì)對(duì)此建立了雙層模型。

雙層模型——一種具有兩個(gè)層次系統(tǒng)的管理模型，宏觀和微觀層面都有各自的決策變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)[3-4]。本模型以管理層作為宏觀層面，而享受分時(shí)共享泊位的駕駛員為微觀層面。宏觀層的管理層不會(huì)干涉微觀層的駕駛員的決策，而是通過(guò)對(duì)泊位分時(shí)共享方案的商討來(lái)引導(dǎo)其決策。在微觀層中需要考慮駕駛員對(duì)實(shí)時(shí)分時(shí)共享泊位的使用情況對(duì)泊位的影響，而宏觀決策者需據(jù)此制定不同的分時(shí)共享方案，以此盡可能滿足城市停車(chē)泊位的動(dòng)態(tài)供需平衡。

1.2 模型假設(shè)[5-7]

（1）設(shè)在區(qū)域A內(nèi)，有目的地D，D，…，D，每個(gè)目的地第i天產(chǎn)生r個(gè)溢出停車(chē)需求，每個(gè)目的地周?chē)辽儆幸粋€(gè)小區(qū)，記為d，d，…，d，同時(shí)，每個(gè)小區(qū)內(nèi)的各個(gè)停車(chē)位記為P，P，…，P。

（2）假設(shè)每天空置泊位為p，p，…，p。

（3）在時(shí)間點(diǎn)T，第j停車(chē)位是否開(kāi)放用h表示，若該車(chē)位可供共享，則h=1，否則h=0。因此，在小區(qū)中，T時(shí)間點(diǎn)，第z種共享策略組合為H=h，h，…，h。

1.3 宏觀層面（泊位供給模型（Parking Supply Model， PSM））

在此模型中，管理者與車(chē)位主人協(xié)商達(dá)成協(xié)議后，管理者可根據(jù)當(dāng)前停車(chē)泊位供需狀況，調(diào)節(jié)每個(gè)泊位的共享狀態(tài)，使得在車(chē)位能夠滿足停車(chē)需求的前提下，盡可能保持供需平衡。

為了盡可能保持泊位的供需平衡，應(yīng)保證每天各時(shí)段的車(chē)位與停車(chē)需求都不過(guò)于溢出。因此，采用共享率S（即在T時(shí)刻，共享停車(chē)場(chǎng)的可用泊位占總泊位的比例）表示共享泊位的相對(duì)數(shù)量：

S=php （1）

根據(jù)上述思路，考慮每天最大供給（即可用共享泊位完全共享時(shí)）能否滿足實(shí)時(shí)需求，若不能，則對(duì)供給求最大值，否則在供給大于需求的情況下求供給的最小值，得到目標(biāo)函數(shù)：endprint

（2）

1.4 微觀層面（泊位需求模型（Parking Demand Model， PDM））

車(chē)位使用者在模型中處于微觀層面，對(duì)宏觀層面的效益有著關(guān)鍵性的作用，同時(shí)使用者的期望值也間接影響著共享車(chē)位的利用率。停車(chē)綜合效用總是直接或間接地影響著駕駛員對(duì)停車(chē)位的取舍，它包括步行距離l、收費(fèi)m、順暢度f(wàn)、泊位可用時(shí)長(zhǎng)t、共享泊位數(shù)量n等。為了方便計(jì)算，本文對(duì)所用數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理（n表示第i天可共享泊位數(shù)量）：

n=ph （3）

本文用g表示可共享泊位數(shù)量n與溢出停車(chē)需求r之比，用g×δ來(lái)相對(duì)表征駕駛員對(duì)共享泊位的期望，其中δ為參數(shù)。駕駛員希望停車(chē)效用值最大，效用值受駕駛員對(duì)各車(chē)位的綜合影響，則得到目標(biāo)函數(shù)：

Q=1-l×α+m×β-f×γ+t×θ-g×δ （4）

其中，α、β、γ、θ分別為距離參數(shù)、價(jià)格參數(shù)、順暢度參數(shù)、停車(chē)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)。步行距離越遠(yuǎn)，價(jià)格越高，順暢度越低，可停時(shí)長(zhǎng)越短，則會(huì)導(dǎo)致車(chē)位使用者的期望值Q越低，反之越高。Q的大小直接反映了該停車(chē)位對(duì)停車(chē)者的吸引程度。

2 停車(chē)泊位分時(shí)共享雙層模型的算法流程分析

如圖1所示，宏觀層面中，管理層根據(jù)車(chē)位擁有者及不同時(shí)段的停車(chē)需求對(duì)分時(shí)共享方案進(jìn)行調(diào)整，制定共享策略。在下一個(gè)共享時(shí)段到來(lái)之前，管理層根據(jù)已有信息（包括可共享泊位數(shù)和下一時(shí)段停車(chē)預(yù)測(cè)值），對(duì)共享方案進(jìn)行調(diào)整，最大程度滿足即將達(dá)到的駕駛員的需求[8-10]。而在微觀層面，駕駛員對(duì)于泊位的偏好程度決定了實(shí)際小區(qū)泊位的情況，通過(guò)駕駛員的選擇過(guò)程可以得到實(shí)時(shí)的泊位狀態(tài)，為宏觀層面提供依據(jù)。

3 軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

本團(tuán)隊(duì)采用JAVA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了基于ANDROID的APP，該APP能夠合理地利用這些空余的車(chē)位，讓私有車(chē)位在不損害業(yè)主利益的同時(shí)被共享，增加資源的效用，降低資源使用成本。我們把“分時(shí)共享”的思想引入車(chē)位，通過(guò)對(duì)分時(shí)共享的正確理解和合理運(yùn)用，準(zhǔn)確分析其可行性，達(dá)到緩解停車(chē)難問(wèn)題的效果。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：

APP以地圖形式展示小區(qū)停車(chē)位，點(diǎn)擊地圖上小區(qū)名稱(chēng)，進(jìn)入小區(qū)車(chē)位使用詳情頁(yè)面，APP將展示此小區(qū)的車(chē)位信息（小區(qū)名稱(chēng)、每個(gè)停車(chē)位信息：車(chē)位號(hào)/共享時(shí)間/使用狀態(tài)/車(chē)牌號(hào)、車(chē)位使用情況：已占用/預(yù)約中/空閑中）。針對(duì)空閑中的車(chē)位，只要成功登錄的用戶(hù)均可以“預(yù)約”和“占用”。但只有成功登錄該APP，且車(chē)牌號(hào)相同的用戶(hù)，才有權(quán)對(duì)該車(chē)位進(jìn)行“占用”、“取消預(yù)約”以及“離開(kāi)”操作。否則，“占用”和“取消”按鈕均隱藏。

4 結(jié) 論

本團(tuán)隊(duì)從泊位資源緊缺與泊位資源浪費(fèi)這一矛盾入手，借鑒“Uber”、“Mobike”的共享經(jīng)濟(jì)模式，提出了泊位分時(shí)共享方案，建立了PSM、PDM雙層規(guī)劃模型，開(kāi)發(fā)了應(yīng)用系統(tǒng)，緩解停車(chē)難問(wèn)題，提高了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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