王衛(wèi)軍，廖志兵

(1.重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶　400074；2.江西省新余市公路管理局渝水分局，江西　新余　338025)

山地城市新型坡地立體停車設(shè)施研究

王衛(wèi)軍1，廖志兵2

(1.重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶400074；2.江西省新余市公路管理局渝水分局，江西新余338025)

關(guān)鍵詞：山地城市；坡地停車；停車特性；新型立體停車設(shè)施；控制策略；泊位規(guī)模

0引言

隨著我國汽車保有量的持續(xù)快速增長，停車難已經(jīng)成為制約我國各大城市發(fā)展的頑疾。車輛亂停亂放，不僅阻斷交通造成擁堵，而且誘發(fā)一系列的治安問題，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)、城市形象、和諧人居帶來極大的負(fù)面影響。要實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，就必須解決好停車問題。最核心的停車問題有兩點(diǎn)：(1)泊位供給不足；(2)駕駛?cè)嗽趯ふ臆囄贿^程中信息嚴(yán)重不對稱，難以及時(shí)獲得停車位資源信息[1-2]。我國絕大部分城市停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，無法適應(yīng)汽車數(shù)量的高速增長，泊位供給存在嚴(yán)重缺口。因此，增加泊位供給數(shù)量才是解決各大城市停車難問題的當(dāng)務(wù)之急。立體停車設(shè)施在20世紀(jì)80年代引入中國，經(jīng)過三十幾年的發(fā)展，品種類型已經(jīng)比較完善[3-4]。但現(xiàn)有的機(jī)械式立體停車設(shè)備建設(shè)往往也需要較為平整的土地，而對于像重慶這樣的山地城市，平整的土地資源十分欠缺，用來專門興修停車場的少之又少[5-6]。因此，現(xiàn)有的立體式停車設(shè)施無法適應(yīng)山地城市的停車需求，急需開發(fā)出一種能夠滿足山地城市停車需要的立體式停車設(shè)施。

1山地城市特性

山地城市泛指在城市的選址和建設(shè)在山地地域上的城市，形成與平原城市不同的空間形態(tài)和環(huán)境特征。隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，西部山區(qū)城市將得到快速發(fā)展，像重慶這樣的西部山地城市會(huì)不斷涌現(xiàn)，山地城市的停車問題也將越來越嚴(yán)峻。山地城市因其地理位置特殊，其地形、交通和停車難問題都會(huì)出現(xiàn)有別于東部的顯著特征。

1.1地形特性

山地城市地處大山深處，城市用地被山脈、江河所分割，高差起伏較大，其布局結(jié)構(gòu)必須結(jié)合自然，采用有機(jī)松散、分片集中的城市空間布局結(jié)構(gòu)。在國外，山地城市又叫做斜面城市、坡地城市等。山地城市最大的土地面積就是坡地，可以利用這一特點(diǎn)，對山地城市的坡地進(jìn)行利用，打造成具有山地城市特色的坡地停車場[7]。

1.2交通組織特點(diǎn)

山地城市的交通發(fā)展也與平原城市有著顯著差異。(1)城市道路建設(shè)需順應(yīng)地勢走向沿著河谷呈帶狀分布，無法形成像平原地區(qū)那樣的棋盤狀路網(wǎng)，造成大量的支路與主干道直接相通，導(dǎo)致主干道交通壓力過大，經(jīng)常出現(xiàn)交通擁堵。(2)山地城市的單向交通路線較多，在一定程度上提高了道路的通行效率和增強(qiáng)駕駛員的方向感，但也給駕駛員掉頭轉(zhuǎn)向帶來了極大不便，增加了繞行距離。

1.3停車問題

山地城市平整土地資源的欠缺，導(dǎo)致其不能像平原城市那樣利用大面積的平整空曠地帶修建停車場，只能利用地下建筑空間來增加泊位供給，或向上修筑立體式機(jī)械車庫來緩解停車緊張局勢，而山地城市最大的土地面積——坡地卻沒有被有效利用起來，造成了泊位數(shù)量嚴(yán)重不足，許多車輛占道停車，嚴(yán)重影響了城市道路的通行效率。

2坡地停車設(shè)施的優(yōu)勢

新型坡地立體停車設(shè)施是一種利用山地城市坡地來實(shí)現(xiàn)汽車存取的設(shè)備。以其對山地城市廣泛的適應(yīng)性和功能的可靠性，來實(shí)現(xiàn)其獨(dú)有的優(yōu)勢，見圖1。

圖1　山地城市新型坡地立體停車設(shè)施整體效果圖

2.1利用坡地增加泊位供給

山地城市平整土地資源欠缺，可利用的停車資源十分有限，這給城市停車帶來了難題。新型坡地停車設(shè)施可以把山地城市閑置的坡地有效利用起來，把其改造成能夠停放車輛的有效地帶，增加泊位供給，緩解城市停車難問題。此舉相當(dāng)于把占道停車的車輛都轉(zhuǎn)移到路邊的坡地上，減少其對道路正常行駛車輛的影響，保證了道路的通行能力。

2.2實(shí)現(xiàn)不同平面道路間的車輛轉(zhuǎn)移

山地城市道路基本依山而建，一般車道數(shù)較少，且單行道居多，車輛只能沿著既定的道路行駛。對于坡地上兩條相互平行的道路，由于他們之間存在垂直高差，駕駛員要想從一條道路行駛到另一條道路上，往往需要繞行較遠(yuǎn)距離，這就無意識(shí)地增加了道路上的車流量，不僅會(huì)給道路帶來擁堵而且造成了資源浪費(fèi)。坡地停車設(shè)施為坡地上不同高層道路間車輛的互相轉(zhuǎn)移提供了便捷途徑，大大節(jié)省了車輛的繞行距離，同時(shí)也相對減輕了部分道路的車輛通行壓力。

2.3山地城市對外宣傳新名片

新型坡地立體停車設(shè)施依山而建，通過個(gè)性化的外立面設(shè)計(jì)，加上全自動(dòng)的運(yùn)行模式，科技含量較高，可以打造成城市科技文化教育基地。坡地立體停車場是山地城市發(fā)展的產(chǎn)物，帶有顯著的山地城市特色，對外展示著山地城市的文化魅力，同時(shí)也是山地城市對外宣傳城市特色的明信片。

3新型坡地停車設(shè)施組成及存取車控制策略研究

3.1立體車庫組成

3.1.1載運(yùn)裝置

載運(yùn)裝置包含載車器和載運(yùn)平臺(tái)。載車器直接承受車輛壓力，包括載車板和旋轉(zhuǎn)裝置，載車板具有防滑和固定作用，保證車輛安全。旋轉(zhuǎn)裝置則可以調(diào)整車輛的車頭方向，以適應(yīng)不同道路方向的需求；載運(yùn)平臺(tái)主要起支撐和運(yùn)送作用，主要包括支撐部件和牽引系統(tǒng)。支撐部件承受整個(gè)裝置的受力作用，保證裝置安全牢固；牽引系統(tǒng)則為裝置的上下運(yùn)行提供動(dòng)力，見圖2。

圖2　載運(yùn)裝置示意圖

3.1.2存取設(shè)備

存取設(shè)備主要負(fù)責(zé)把載車器上的車輛安全轉(zhuǎn)移到停車位上以實(shí)現(xiàn)車輛停放，或把停車位上的車輛安全轉(zhuǎn)移到載車器上以實(shí)現(xiàn)車輛提取。現(xiàn)有的存取設(shè)備主要有三種類型：梳齒式、夾車輪式和摩擦輪式。梳齒式和夾車輪式都是直接對車輛輪胎進(jìn)行操作，容易對車輪造成一定傷害，且這兩種方式對車輛停放的位置、輪胎氣壓狀態(tài)等要求較高容易產(chǎn)生誤判，致使設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。摩擦輪式則無需對車輛進(jìn)行直接操作，而是通過載車板來實(shí)現(xiàn)車輛的存取，充分保證了車輛的安全性。

3.1.3軌道

軌道是安裝在坡面上為載運(yùn)裝置提供行走路線的裝置。鐵軌采用類似火車軌道的形式，直接安裝在處理后的坡面上。但因坡面具有一定的傾斜角，載運(yùn)裝置在行走過程中易發(fā)生滑動(dòng)摩擦，給裝置的精確定點(diǎn)?？亢瓦\(yùn)行安全都會(huì)造成不可忽視的影響。所以需對軌道表面進(jìn)行鋸齒狀處理(載運(yùn)裝置的車輪同)，來增加摩擦力，保證運(yùn)行的可靠性。

3.1.4安全防護(hù)系統(tǒng)

安全防護(hù)系統(tǒng)主要是保證整個(gè)坡地立體停車設(shè)置的安全、可靠、高效地運(yùn)行。安全防護(hù)系統(tǒng)又分為若干安全子系統(tǒng)：載運(yùn)裝置安全子系統(tǒng)、存取設(shè)備安全子系統(tǒng)、軌道運(yùn)行安全子系統(tǒng)、行人防護(hù)安全系統(tǒng)。各子系統(tǒng)之間分工協(xié)作，任何子系統(tǒng)出現(xiàn)安全預(yù)警，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)入緊急狀態(tài)(停止運(yùn)行，保持現(xiàn)狀)，然后把信息傳動(dòng)到值班室，待安全預(yù)警消除后，設(shè)備才能繼續(xù)運(yùn)行。

3.1.5動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行提供能源支持。考慮到山地城市的地形特點(diǎn)和自然環(huán)境，太陽能和風(fēng)能儲(chǔ)備豐富，因此建議采用太陽能和風(fēng)能等清潔能源作為系統(tǒng)電力供應(yīng)。但因設(shè)備需求能源巨大及太陽能和風(fēng)能的不穩(wěn)定性，還采用正常市電作為能量供應(yīng)。新型坡地立體停車設(shè)施屬于特種設(shè)備，電力供應(yīng)要求較高，如運(yùn)行中斷，可能會(huì)對車輛及行人造成安全傷害，所以備用能源必不可少。

3.1.6控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是整個(gè)立體停車設(shè)施的神經(jīng)中樞，負(fù)責(zé)對系統(tǒng)模塊工作的控制，保證整個(gè)設(shè)施的安全有序協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)和功能實(shí)現(xiàn)。具體控制策略如圖3所示：

圖3　山地城市新型坡地立體停車設(shè)施控制策略示意圖

3.2存取車控制策略及優(yōu)化

3.2.1車輛存取原則

目前車輛場存取原則主要有三種：存車優(yōu)先原則、取車優(yōu)先原則及原地待命原則[8]。

(1)存車優(yōu)先原則：載運(yùn)裝置完成存取任務(wù)后，如載車器上沒有載車板，則在前往入口途中取一塊空車位上的載車板，到入口處等待下一條命令；如載車器上有載車板，則直接回到車庫入口處。

(2)取車優(yōu)先原則：載運(yùn)裝置完成存取任務(wù)后，如載車器上沒有載車板，則在原地待命；如載車器上有載車板，則把載車板放在離自己最近的空車位上，再原地待命。

(3)原地待命原則：載運(yùn)裝置完成上一次存取任務(wù)后，不管載車器上是否有載車板，載運(yùn)裝置都會(huì)在原地待命。

3.2.2基于停車時(shí)域特征的存取車控制策略優(yōu)化

車庫運(yùn)行過程中，在一天中不同的時(shí)段，其車位的使用率會(huì)呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，且不同時(shí)段中車輛的到達(dá)率和離開率也會(huì)不同。為使車庫存取車控制達(dá)到最優(yōu)，需根據(jù)停車的時(shí)域特性來決定車庫存取車控制優(yōu)先策略。

為研究車庫一天當(dāng)中車輛到達(dá)和離開隨時(shí)間變化的特性，對重慶市不同性質(zhì)停車庫進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)不同性質(zhì)的停車庫在不同時(shí)段，其車輛的到達(dá)和離開都存在一定規(guī)律，具體數(shù)據(jù)如圖4～7所示。

圖4　商業(yè)區(qū)停車時(shí)域特性示意圖

圖5　醫(yī)院停車時(shí)域特性示意圖

圖6　居住區(qū)停車時(shí)域特性示意圖

圖7　商務(wù)區(qū)停車時(shí)域特性示意圖

根據(jù)圖4～7分析可得：商業(yè)區(qū)車庫和醫(yī)院車庫的到達(dá)率及離開率隨時(shí)間變化的趨勢相對一致，存取車的優(yōu)先順序無法有效判定，因此建議車庫的存取車采取原地等待控制策略；居住區(qū)車庫的車輛到達(dá)率和離開率隨時(shí)間變化有著明顯的差異。早晨7～10時(shí)，離開率明顯高于到達(dá)率，下午5～9時(shí)，到達(dá)率又明顯高于離開率，因此建議居住區(qū)車庫7～9時(shí)采用取車優(yōu)先控制策略，17～22時(shí)采用存車優(yōu)先控制策略，其他時(shí)間段則采取原地等待控制策略；商務(wù)區(qū)車庫的停車時(shí)域特性和居住區(qū)的恰恰相反，建議7～9時(shí)采用存車優(yōu)先控制策略，17～22時(shí)采用取車優(yōu)先控制策略，其他時(shí)間段則采取原地等待控制策略。

4車庫的智能化管理

車庫的智能化管理包括車庫的運(yùn)行、車位信息檢測、車位的查詢和預(yù)定及通過智能誘導(dǎo)系統(tǒng)對駕駛員的停車進(jìn)行誘導(dǎo)等，這些都需要通過系統(tǒng)軟件來進(jìn)行有效控制。

具體的控制系統(tǒng)軟件框架如圖8所示。

圖8　控制軟件框架圖

停車信息主要通過手機(jī)停車APP向駕駛員發(fā)布，駕駛員能夠?qū)崟r(shí)查詢到停車場的車位剩余情況，如車位較為緊張，還可以提前對車位進(jìn)行預(yù)訂，然后通過停車APP中嵌入的導(dǎo)航功能對停車場的位置進(jìn)行導(dǎo)航，停車結(jié)束后還可以使用停車APP對停車費(fèi)用進(jìn)行結(jié)算，提高了車庫的運(yùn)行管理效率。

5交通影響分析及泊位規(guī)模確定方法

山地城市新型坡地立體停車設(shè)施屬于路外停車設(shè)施的一種，其進(jìn)出車流會(huì)對道路正常車流帶來一定的影響，進(jìn)而降低道路通行能力。

5.1交通影響分析

車輛在進(jìn)入停車場入口時(shí)需提前減速，這會(huì)對后方行駛的車輛造成一定的延誤。在早晚停車高峰期間，由于等待入庫的車輛過多，有時(shí)還會(huì)在車庫出入口處形成排隊(duì)現(xiàn)象，占用正常行駛車道，進(jìn)一步增加了道路通行壓力。因此必須對車庫的出入口進(jìn)行合理的交通組織設(shè)計(jì)，這樣才能減少入庫車流對道路正常通行的影響。對于機(jī)械式車庫通常的處理手段就是設(shè)置等候車位，給到達(dá)的車輛留有緩沖的地段，等候車位設(shè)置方式如圖9所示。

圖9　等候車位設(shè)置方式示意圖

5.2泊位規(guī)模的確定

停車場的泊位規(guī)模主要對進(jìn)出庫車流的大小產(chǎn)生影響。車庫的泊位規(guī)模及周轉(zhuǎn)率共同決定了早晚高峰期間的進(jìn)出車流量。因此，車庫泊位規(guī)模的確定需要結(jié)合車庫出入口的進(jìn)出效率、車庫周邊的停車業(yè)態(tài)環(huán)境，以及車庫的等候車位設(shè)置條件等影響因素，才能有效避免由于車庫泊位選擇不當(dāng)而帶來的局部交通擁堵現(xiàn)象，充分發(fā)揮出停車設(shè)施在城市動(dòng)靜交通中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)作用。

6結(jié)語

本文通過對山地城市新型坡地立體停車設(shè)施的研究，為解決山地城市停車難問題提供了新思路。主要研究成果如下：

(1)對山地城市新型坡地立體停車設(shè)施的系統(tǒng)構(gòu)成框架進(jìn)行了研究，并對其工作流程進(jìn)行了分析。

(2)提出了基于停車時(shí)域特性的新型立體車庫控制策略優(yōu)化方法，有利于提升車庫的整體運(yùn)行效率。

(3)文中提出的控制策略只是基于停車時(shí)域特性，并未考慮機(jī)械車庫的運(yùn)行能量損耗問題，有待進(jìn)一步深入研究。

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摘要：為緩解山地城市停車難及停車場建設(shè)的土地面積不足的現(xiàn)狀，可對山地城市的坡地進(jìn)行利用，修建新型坡地立體停車場。文章主要對山地城市新型坡地立體停車設(shè)施的系統(tǒng)構(gòu)成及控制策略進(jìn)行研究，提出了新型立體停車設(shè)施的六大主要系統(tǒng)構(gòu)成及基于停車時(shí)域特征的優(yōu)化控制方法，并對新型立體停車設(shè)施的交通影響及泊位規(guī)模確定方法進(jìn)行了分析，闡述了出入口處等候車位的設(shè)置方法。

Studies on New Slope 3D Parking Facilities in Mountain Cities

WANG Wei-jun1，LIAO Zhi-bing2

(1.College of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing，400074；2.Yushui Branch of Jiangxi Xinyu Highway Administration，Xinyu，Jiangxi，338025)

Abstract：In order to alleviate the difficult parking situation and the shortage of parking lot construction land in mountain cities，the slope in mountain cities may be utilized to build the new slope 3D parking lot.This article mainly studied on the system configuration and control strategy of new slope 3D parking facility in mountain cities，proposed six major system structure of new 3D parking facilities as well as the optimization control method based on parking time-domain features，analyzed the traffic impact and parking lot size determination method of new 3D parking facilities，and described the setting method of waiting parking at entrance and exit.

Keywords：Mountain cities；Slope parking；Parking feature；New 3D parking facilities；Control strategy；Parking lot size

作者簡介

王衛(wèi)軍(1991—)，碩士研究生，研究方向：交通運(yùn)輸工程；

廖志兵(1974—)，工程師，研究方向：道路與橋梁。

基金項(xiàng)目

中圖分類號(hào)：U491.7+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.04.024

文章編號(hào)：1673-4874(2016)04-0087-05

收稿日期：2016-03-26

交通運(yùn)輸部科技項(xiàng)目(2012 316 350 110)；重慶市研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CYS15187)