时间：2013-11-29 分类：交通运输
摘要：路内停车设施是城市停车系统的重要组成部分。为优化路内停车设施配置，分析不同设置方式下路内停车设施特性，量化不同形式的路内停车设施对道路通行能力的影响，进一步建立路内停车设施配置优化模型，以有效满足停车需求和尽量减少其带来的交通影响为目标，并提出基于遗传算法的模型求解方法，为路内停车设施设置提供决策辅助。根据算例分析结果，优化的配置方案下，研究范围内路内停车需求都得到有效满足，且道路运行水平都在C或以上。
关键字：交通工程,路内停车,配置优化模型,遗传算法
0.引言
路内停车设施是指在道路红线范围以内的两侧或一侧，利用道路空间供车辆停放的设施，是城市停车系统的重要组成部分[1]，具有自身的特点[2,3]：一方面，具有设置灵活、投资低廉和使用方便等优点，可作为路外停车设施的有效补充和配合满足对停车泊位的需求，尤其适用于停车设施不足且难以新增路外停车设施的旧城区;另一方面，路内停车设施占用道路路面，压缩车行空间，且车辆进出泊位会对道路的交通运行产生影响，造成交通延误甚至拥堵。因此，有必要对路内停车设施进行科学、合理的配置，在有效满足停车泊位需求的同时、尽量减少对周边交通的影响[4]。
本文分析了不同泊位组织方式下路内停车设施的特性，进一步量化各方式路内停车设置对道路容量的影响，建立多目标的路内停车设施配置优化模型，综合考虑停车需求的满足和交通影响，并提出基于遗传算法的求优方法，为路内停车设施的优化配置提供决策支持。
1.路内停车设施特性分析
根据规范，路内停车设施与服务对象之间的距离不应大于200米[4]，并根据停车泊位排列形式的不同，可分为平行式、斜列式和垂直式三种，其中斜列式根据倾斜角度的不同可再进行细分，本文主要讨论45度的斜列式泊位。三种排列形式的路内停车设施有不同的特点。如附图1所示，平行式泊位占用的道路宽度较小(2.5米)，垂直式泊位占用的道路宽度最大(6米)，斜列式泊位介乎于两者之间(约4.3米)。相对应地，对N米长的路段单侧，分别可设置平行式、斜列式和垂直式泊位 、 和 个。另外，不同泊位组织形式下车辆进出入泊位对周边交通影响的程度有所不同，具体体现为出入泊位车辆对相邻车道车流阻滞时间。根据调查，平行式、斜列式和垂直式路边停车泊位车辆驶入对相邻车道车流阻滞平均时间分别为4.3秒、4.8秒和7.6秒，驶出平均阻滞时间分别为3.5秒、5.4秒和9.7秒[6]。
路内停车设施的设置会改变道路条件，同时由于车辆出入泊位造成相邻车道的阻滞，从而对道路的通行能力产生影响[7]，设置路内停车设施后道路通行能力具体如公式(1-1)所示：
其中 是指和路内停车设施不相邻的车道原通行能力， 是指和路内停车设施相邻车道的原通行能力， 为车道数修正系数， 为净空修正系数， 为车辆出入泊位修正系数，其中各修正系数均根据设置路内停车设施后的道路情况取定， 取路内停车设施设置后前和设施不相邻车道车道数的比值; 考虑最外侧车道与停车位之间的距离，参考通行能力手册取对应的值; 主要考虑和设施相邻车道高峰时段因车辆出入泊位造成阻挡时间占总时间的百分比，具体计算公式如(1-2)所示：
其中 为车辆驶入对相邻车道车流阻滞平均时间， 为车辆驶出对相邻车道车流阻滞平均时间， 为高峰小时路内停车设施平均周转率。
利用设置路内停车设施道路通行能力的计算方法，可以获得不同路内停车设施配置方案下各道路的饱和度，以量化分析各道路运行情况，从而可作为路内停车设施配置优化的依据之一。
2.路内停车设施配置优化模型
2.1模型的建立
路内停车设施的设置是为满足对停车泊位的需求，为反映停车需求的区域特征，根据每一个小区对路内停车泊位的需求量，简化形成具有坐标的需求点。对研究范围内设置路内停车设施的备选点，由于行业技术规范明确了设置的道路条件，可按规范进行筛选。结合路内停车需求点与备选点，可以综合考虑不同组织形式路内停车设施的特性，形成有效的配置方案。因此，对路内停车设施的优化配置可简化为布局和设置参数的优化问题。
(1)优化目标分析
对于路内停车设施布局和设置形式方案的形成，一方面要有效满足各小区对路内停车泊位需求，另一方面要考虑研究范围内各道路的运行水平，尤其是重要的交通干道。因此，路内停车设施配置的优化，应以需求得到有效满足和有所侧重地减少拥堵路段为目标，为量化反映各个路段在整个路网中的重要程度，设立归一的权重系数。据此，设定 为需求点i的满足标度，当需求点i得到有效满足时，记 ，否则 ;设定 为路段i的拥堵测度，即路段i饱和度 大于临界饱和度 时，记 ，否则记 ;设定路段i的权重系数 。优化目标可具体量化为各需求点满足标度和尽量大以及各道路拥堵标度的加权和尽量小，即 与 。其中，n为研究范围内路内停车泊位需求点总数，m为规划区域内路内停车设施备选点总数，l为研究范围内路段总数。
(2)模型约束分析
模型需考虑需求点与设施设置的供求对应关系，即需求点需在设施设置备选点的服务范围中，因此设定路内停车泊位需求点i与设施j的距离标度 ，当坐标为 的需求点i与坐标为 的设施备选点j之间距离不大于最大服务范围时，记 ，否则 ，当服务标度为0时，备选点不服务需求点;同时小区i对路内停车泊位的需求量记为 ，路内停车设施j的泊位供应量记为 ，路内停车设施j满足小区i的停车泊位数量记为 。除此以外，还要设施配置后研究范围内各道路通行能力可承载其流量，即保证道路的饱和度小于所设置的最大饱和度 。#p#分页标题#e#
(3)路内停车设施配置优化模型
综合以上分析，可建立如下路内停车设施配置优化模型：
2.2模型的求解
路内停车设施配置的优化问题是对路内设施布局和设置形式进行优化的复杂的非线性问题，传统单点搜索的优化算法难以满足要求，本文采用遗传算法进行优化求解。遗传算法是通过模拟生物在自然环境下的遗传和进化过程，实现了自适应全局优化概率搜索，能同时进行多点搜索，具有较强的鲁棒性，并具有自适应、自学习和自组织的特点，尤其适合于寻找模型最优参数组合的问题。
3.算例分析
为对路内停车设施配置优化模型与求解方法进行检验，以某市长堤大马路、沿江西路周边地区作为研究范围，进行算例分析。研究范围内，道路网呈\"两横五纵\"，道路交通组织方式以单行交通为主，较适宜设置路内停车设施，其中长堤大马路与沿江西路为区域内重要的东西向通道。依据研究区域内对路内停车泊位需求的分布，设定7个路内停车需求点，并结合道路条件，筛选有条件设置路内停车设施的路段，并简化为8个路内停车设施备选点，需求点、设施备选点分布以及各备选点服务范围如图2所示。
对各需求点的泊位需求量、需求点与设施备选点的对应关系、各备选点不同泊位组织方式下的泊位供应量与设置后路段的通行能力进行量化，建立模型并进行求解，求得路内停车设施优化配置方案，如表1所示。
按照该配置方案，各需求点都能得到有效的满足，具体如表2所示。与此同时，该方案下各道路的运行服务质量都在C级或以上，如表3所示。
4.小结
本文通过分析不同组织方式下路内停车设施的特性，对设置路内停车设施对道路通行能力的影响进行了量化，进一步以路内停车泊位需求得到满足和尽量减少拥堵道路作为优化目标，建立路内停车设施优化配置模型，针对问题非线性的特点，采用遗传算法作为求解方法。通过算例分析，验证了模型及求解算法的有效性，求得路内停车设施配置方案能有效满足对路内停车泊位的需求，并保证了交通运行的畅通，为路内交通设施的设置提供决策辅助。
参考文献
[1]贺崇明. 城市停车规划研究与应用[M]. 中国建筑工业出版社, 2006年.
[2]陈峻, 张辉. 城市路内外停车设施车辆停放的差异性分析[J]. 城市规划, 2009,33(8):33-36.
[3]胡兵, 聂华波. 关于路内停车问题的反思[J]. 交通标准化, 2007, 161(1) :91-94.
[4]王姝春, 陈峻, 张辉. 与路外停车场协调的城市路内停车设施选址优化模型[J], 公路交通科技, 2009, 26(5):97-102.
[5]GA/T850-2009, 城市道路路内停车泊位设置规范[S].
[6]郭宏伟, 城市路内停车影响的建模与特性分析[D], 北京交通大学, 2011.
[7]何雅琴, 李杰. 基于路边停车的路段通行能力研究[J]. 土木工程与管理学报, 2012, 29(1):44-47.
