王雪琴，謝 淳，張莉勛，劉 清

（武漢理工大學 交通學院，湖北 武漢 430063）

1 引言

共享單車隨停隨走、按需使用、不受出發(fā)地和目的地限制的特點，給予用戶極大的自主性，能夠滿足多樣化的短途出行需求，成為解決用戶接駁難題的最佳方案。但共享單車過量投放、單車區(qū)域劃分不當及使用者亂停亂放等行為，已經嚴重影響了行人正常通行、道路合理利用和城市整體形象。合理的共享單車配置既是市民便捷出行的需要，也是城市交通規(guī)劃水平提高的必然。

國內外對共享單車的調度、配置以及需求預測有較多研究，范書源[1]、施文[2]、陳鳴[3]、Andrew A.Campbell[4]等主要采用啟發(fā)式算法或機器學習算法，用定量分析的方法使得單車配置量達到最優(yōu)，但沒有考慮對行人產生的影響；李胤[5]、汪聞生[6]等提出了關于共享單車配置的建議，卻無具體測算方法。已有研究大多從企業(yè)角度出發(fā)，著重于單車需求的預測和單車調度方面，無法解決行人通行不便的問題。本文從城市規(guī)劃管理者的角度出發(fā)，結合地鐵站共享單車配置量預測、停車空間承載力配置量估算等定量方法，在保證行人順暢通行的情況下，盡量滿足地鐵站的騎車需求。

2 地鐵站共享單車配置量模型構建

2.1 構建原則

（1）行人優(yōu)先原則。本文主要站在行人的角度考慮問題，讓共享單車禮讓行人，并優(yōu)先考慮為行人通道提供充足空間。

（2）便利出行原則。在行人優(yōu)先原則的基礎上，綜合考慮行人通行需求和單車停放需求，使行人和共享單車使用者都能便利出行。

（3）合理性原則。綜合考慮共享單車需求和地鐵站周邊空間承載力，合理配置共享單車數量。

2.2 模型思路

本文以單車需求量最大的高峰時段作為研究對象，引入時日不均衡系數和進出不均衡系數來建立需求預測模型，得到高峰時間段內的單車需求配置量；根據單車使用情況、停車區(qū)人流量的比例特征以及單車擺放形式，建立停車空間承載力配置量估算模型，計算出地鐵站所能承載的共享單車數量。綜合考慮兩者數值，取其最小值作為該地鐵站的最終配置量。計算思路如圖1所示。

圖1 計算思路圖

2.2.1 地鐵站共享單車配置量需求預測。本文依據地鐵站高峰期間的人流量特征和騎車特征預測共享單車需求量。地鐵站的早晚高峰時間與上下班時間對應，高峰期間的人流量與共享單車使用較多，形成時間上的不均衡現(xiàn)象。早高峰期間，居民區(qū)地鐵站進站人數居多，共享單車到達量居多，此時供過于求；晚高峰期間，居民區(qū)地鐵站出站人數居多，共享單車駛離量居多，此時供不應求。居民區(qū)地鐵站實際的需求配置量應滿足晚高峰情況，而商業(yè)區(qū)地鐵站正好相反。本文將以居民區(qū)地鐵站為例進行研究。

本文研究的共享單車需求量是駛離量與到達量的差值，為簡化處理，本文假設單車到達量和駛離量分別在進站人數和出站人數中所占的比例是不變的，用人流量在時間上的不均衡現(xiàn)象來代替單車到達和駛離在時間上的不均衡現(xiàn)象。本文以小時為單位時間進行研究，引入了時日不均衡系數λ和進出不均衡系數γ，可得到每一個小時的單車需求量。其中，λ為某小時內出站人口數與時平均出站人口數之比，γ為某小時進站人口數與出站人口數之比。

第i小時單車預測駛離量Li：

第i小時單車預測到達量Di：

時日不均衡系數λ和進出不均衡系數γ：

則第i小時單車預測需求量計算公式如下：

式中：—單車平均每小時實際駛離量；Qoi—第i小時出站人數；Qai—第i小時到站人數。

地鐵口每小時共享單車的駛離量與到達量不同，需求量也不相同，最終單車配置量應該取所研究范圍內的累計值。計算公式如下：

2.2.2 停車點區(qū)域劃分及停車空間承載力配置量估算

（1）停車點區(qū)域劃分。停車點區(qū)域劃分的主要思想是分析步行和使用共享單車的人數比例，按照比例分配計算停車點面積。停車點規(guī)劃總面積S計算公式如下：

式中：W—站口總可用面積；A—步行人群平均每個人所需面積；X—步行人數；B—共享單車停放所需的平均單位面積；Y—選擇騎車的人數。

（2）停車空間承載力配置量估算。設計停車點總面積確定后，停車空間承載力配置量主要與自行車的擺放方式有關[7]。市政規(guī)劃的停車點為矩形區(qū)域，單車于通道垂直擺放或者斜列擺放。單車斜列擺放時，用傾斜程度修正系數k表示不同的傾斜程度。停車區(qū)域寬度不滿足共享單車垂直擺放時，選擇斜列方式；當停車位置長度足夠時，選擇90°擺放，使面積利用率達到最高。此外，共享單車多排停放時，可在停車點設置通道便于使用。共享單車承載力配置量計算公式如下：

式中：S—停車點總面積；r—通道數量；L—停車區(qū)域長度，即通道長度；c—通道寬度；k—共享單車擺放的傾斜程度修正系數，修正平均單位停車面積；a—平均單位停車面積垂直于通道方向的長度；b—平均單位停車面積平行于通道方向的寬度。

參數a和b由共享單車的實際尺寸規(guī)格確定，垂直擺放時a的值大于斜列擺放時a的值，差值由傾斜程度修正系數k確定。停車區(qū)域長度L由具體可用空地范圍和設計停車點的規(guī)模確定，停車點規(guī)模較大時，可以將一個停車點分為幾個停車區(qū)域。通道的寬度和數量根據停車區(qū)域的規(guī)模和步行人群所需面積決定。

2.2.3 配置量綜合確定。對停車區(qū)域進行研究，得到共享單車的實際需求配置量與地鐵站規(guī)劃的停車面積的承載力配置量。本文的研究目標是在不影響行人通過的前提下，盡可能滿足共享單車停車需求。需求量大于承載量時，則以承載量為最終共享單車配置量；需求量小于承載量時，以需求量作為最終共享單車配置量。表達式如下：

3 武漢徐東地鐵站共享單車投放量實證分析

3.1 徐東地鐵站現(xiàn)狀概述

徐東地鐵站北端地下與沃爾瑪、過街通道接通，南端地下與王家墩地鐵站通過地下商業(yè)街相連接，有14個地鐵站出口和2個地下通道出口，出口分布主要分為3段：沃爾瑪出口、徐東地鐵站出口、地下商業(yè)街出口。其中徐東地鐵站主要出口有5個（A、B、C1、C2、D）。其地形如圖2所示。

圖2 徐東地鐵站各出口地圖

徐東地鐵站每日的乘車人流量在3萬人左右，高峰期人流量達到3 000人/h。高峰期在7：30-9：00和17：00-19：00兩個時間段，主要乘客群體為上班族。徐東地鐵站地形復雜，本文只選取人流量最多的D出口進行研究。

3.2 徐東地鐵站共享單車需求配置量預測

徐東地鐵站符合本文所建立模型，共享單車的需求配置量受早晚高峰影響較大。對徐東地鐵站人流量和共享單車的使用情況進行調查統(tǒng)計，D出口的共享單車數量不能滿足市民的騎車需求。19點時，進出人流量高達1 531人，共享單車所剩無幾，但有較多市民在尋找共享單車，說明此地共享單車配置量過少。本次調查的具體數據見表1。

表1 徐東地鐵站數據表

對表1的數據進行分析，晚高峰情況符合模型假設，計算參數41，λ1=2.2，γ1=0.53；λ2=2.3，γ2=0.6。其中λ1、γ1代表17-18點的參數，λ2、γ2代表18-19點的參數。

徐東地鐵站共享單車晚高峰時段的需求預測量為：

總需求量為：

預測結果顯示：晚高峰到來之前，要保證地鐵口有至少80輛共享單車。

3.3 徐東地鐵站停車點區(qū)域劃分及停車空間承載力配置量估算

3.3.1 徐東地鐵站D出口地形介紹和數據展示。根據實地測量，本文畫出了D出口詳細的地形圖，如圖3所示。

圖3 徐東地鐵站D出口地形圖

對圖3進行分析，徐東地鐵站D出口有四處停車帶，中間有一條人行道。根據停車帶和人行道的尺寸，計算得總可用面積為346.4m2，停車帶的總面積為152.9m2，人行道的面積為193.4m2。停車帶面積占地鐵出口總可用面積的44.15%。

對D出口現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)：晚高峰時期，通過人行道的人數很多，嚴重阻礙了行人的通過。本文以保證行人順利通行為前提，盡量滿足騎車需求為原則，將晚高峰的行人數量和騎車數量作為對象進行研究，此時單車數量過少，用實際數據進行估算將帶來很大誤差，本文選擇利用需求預測模型中預測的單車使用量Qs（不減去到達量）進行計算。相關數值見表2。

表2 停車帶行人通過數據表

其中：

3.3.2 徐東地鐵站停車區(qū)域劃分。表2顯示的是兩個小時的統(tǒng)計量，但實際過程中，行人是一波一波出現(xiàn)的，出站乘客與地鐵的發(fā)車間隔（4.5-5min）相適應。19點以后，單車數量幾乎沒有，不予考慮，本文選取17-19點的數據進行分析，以5min為單位時間段進行處理，把數據除以24，具體計算過程如下：

步行人數：

騎車人數：

根據模型：

其中：A=0.3m2,B=0.9m2,W=346.4m2。

設計停車點總面積為：

基于晚高峰時期計算得設計停車點的面積為81.5m2，該數值小于當前可供停車的面積152.9m2，即可得出結論：現(xiàn)有的停車區(qū)域過多，空地未被良好利用，可將部分區(qū)域劃分給步行人群使用。

3.3.3 徐東地鐵站D出口承載力配置量計算。對共享單車進行測量，測得共享單車的平均長度為1.6m，密集停放時所占平均寬度約為0.35m?？紤]到共享單車停放密集度的實際情況，在計算中取a=1.8，b=0.5。

設計停車點總面積為81.5m2，在D出口的當前停車區(qū)域的基礎上重新規(guī)劃停車點，如圖3所示，停車處①和停車處②的交界處人行道變窄，考慮將停車處②改為人行道，計算得停車處②的面積為47.75m2,但此面積仍不足以滿足行人通過需求，考慮將停車處④也改為人行道，兩者總面積為86.8m2,與所規(guī)劃的停車面積差距很小。最終確定的停車區(qū)域為①、③兩處。

（1）停車處①寬為3.3m，不能滿足共享單車垂直停放，選擇采用雙排斜列方式。

將參數帶入其中，S=49.995m2，r=1，L=15.15m，c=0.3m，k=1.2，a=1.5m，b=0.5m。

計算得：n1=50（輛），即該處停車點的承載量約為50輛。

（2）停車處③寬為1.8m，滿足共享單車90°垂直停放。

將參數帶入其中，S=36.9m2，r=0（此處無通道），L=20.5m，c=0.3m，k=1，a=1.8m，b=0.5m。

計算得：n2=41（輛），即該處停車點的承載量約為41輛。

總停車量：n=n1+n2=91（輛）。

故D出口的設計停車點可承載共享單車的總數約為91輛，可滿足晚高峰時期80輛的需求量。

則最終配置量為：

4 結語

本文的主要貢獻是，對國內外共享單車的配置量研究情況進行了分析，并針對地鐵站高峰時期的人流特征和騎車特征，提出了合理的單車配置量計算模型，解決了單車過多而引起的行人通行不便問題。主要結論：

（1）提出了一種合理配置共享單車的思路。即通過權衡單車需求量和承載力配置量來計算最終配置量，以達到保證行人順利通行的目的。

（2）確立了一種測算共享單車配置量的模型。由配置量需求預測模型和承載力配置量模型組成。配置量需求預測模型根據人流量特征，利用日時不均衡系數以及進出不均衡系數來進行預測；承載力配置量模型根據步行人數和騎車人數比例來劃分人行道和停車面積，從而確定單車的停放方式和數量。

（3）實例論證了這種模型對城市建設有應用價值。通過本文所建立的模型，計算出了徐東地鐵站共享單車的合理配置量，有效增加了行人通行面積，并保證了地鐵口的單車需求。

需要指出的是，本文分析所用數據具有一定的局限性，長時間綜合考慮地鐵口人流和車流變化可更準確地進行預測和分析。