鄭言

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司）

金山立體停車樓智慧化管理應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

鄭言

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司）

論文以重慶市渝北區(qū)金山停車樓為主要研究對(duì)象，從該停車樓的建筑特點(diǎn)與智慧停車需求進(jìn)行分析，利用排隊(duì)論理論方法結(jié)合仿真建模工具，運(yùn)用參數(shù)化設(shè)定方式，建立幾種典型性車流量動(dòng)態(tài)演示模型場(chǎng)景，檢驗(yàn)車流組織與智能化設(shè)計(jì)該項(xiàng)目中真實(shí)運(yùn)行效果。從獲得的數(shù)據(jù)規(guī)律，得到停車樓進(jìn)出口與室內(nèi)交通組織動(dòng)線可調(diào)整性的評(píng)價(jià)和指導(dǎo)依據(jù)，從而優(yōu)化停車管理服務(wù)效率與運(yùn)營(yíng)管理模式。

停車樓；智能化；數(shù)據(jù)分析

1 引言

全面增速的城市化進(jìn)程使國(guó)內(nèi)一、二線城市的交通運(yùn)營(yíng)狀況的問(wèn)題日益突出，私家車數(shù)量的高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，與相對(duì)欠缺的泊車位情況形成巨大差異和矛盾。重慶作為西部地區(qū)的特大經(jīng)濟(jì)中心城市，交通擁堵、停車?yán)щy成為近年來(lái)飽受詬病的靜態(tài)交通問(wèn)題。金山立體停車樓作為重慶市第一個(gè)單體專業(yè)立體停車樓，作為一個(gè)建立在山地上的城市來(lái)講，與傳統(tǒng)停車庫(kù)相比，專用的立體停車樓具有明顯的優(yōu)勢(shì)，既可以節(jié)約城市中心稀缺有限的占地面積，又可以規(guī)范化城市停車，因此，建設(shè)目標(biāo)，運(yùn)營(yíng)方式，都具有十分重要的探索意義。

2 國(guó)內(nèi)外停車場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)比

我國(guó)停車場(chǎng)建設(shè)起步時(shí)間較晚，直至上世紀(jì)80年代初期才始于研發(fā)，專用的立體停車庫(kù)建設(shè)更是處于初級(jí)規(guī)劃和建設(shè)階段。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，汽車保有量大幅提升，激發(fā)了市政規(guī)劃部門建設(shè)與投資開發(fā)專用公共停車樓的動(dòng)力。相較而言，國(guó)外的汽車工業(yè)較我國(guó)提早幾十年進(jìn)入高速發(fā)展階段，尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家的停車設(shè)施發(fā)展，更是健全地經(jīng)歷了四個(gè)階段：路邊停車階段、路外地面停車場(chǎng)階段、地下車庫(kù)及地面多層停車樓階段。豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與項(xiàng)目實(shí)例，拉開了我國(guó)停車相關(guān)設(shè)計(jì)、設(shè)施設(shè)備10a～20a的差距。

3 項(xiàng)目背景

本文的主要研究對(duì)象（圖1中黑圈處）規(guī)劃選址于東環(huán)商圈，位于宜家、麥德龍、西部奧特萊斯為核心的“奧宜麥”千億級(jí)商圈內(nèi)（圖1中白圈）。

圖1 項(xiàng)目規(guī)劃選址區(qū)域圖

作為重慶城市規(guī)劃中首座新建單體立體停車樓，其目的在于緩解周邊商業(yè)群樓因?yàn)檐囄惠^少造成的車行緩慢、停車?yán)щy等問(wèn)題。本項(xiàng)目建筑面積約5.53萬(wàn)平方米，由地下三層與地上四層組成，可提供總計(jì)約1900個(gè)停車位。土建規(guī)劃一層停車樓主要進(jìn)出口層與商業(yè)售賣區(qū)、機(jī)械車庫(kù)區(qū)，其余樓層為常規(guī)泊車位層。將項(xiàng)目負(fù)一層、一層作為研究對(duì)象。一層出入口（圖2中1、2、3、4號(hào)位箭頭為入口，5、6號(hào)位箭頭為出口）與周邊主干交通交匯情況如圖2與表1：

圖2 項(xiàng)目規(guī)劃出入口位置圖

由于項(xiàng)目加工區(qū)三路與加工區(qū)二路交接支路處于在建狀態(tài)，因此，集中研究現(xiàn)階段頻繁使用的已建成出入口的車流量壓力情況。

4 研究?jī)?nèi)容與方法

針對(duì)車輛進(jìn)出口車輛動(dòng)線，項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃時(shí)有深入探討，對(duì)一層停車樓出入口方位規(guī)劃進(jìn)行了縝密設(shè)計(jì)，但由于工作高峰時(shí)段、節(jié)假日車流量與普通時(shí)段區(qū)別較大，非預(yù)期過(guò)載車流量難免造成停車場(chǎng)出入口交通擁堵，繼而降低車輛進(jìn)出場(chǎng)效率，無(wú)法預(yù)測(cè)擁堵嚴(yán)重程度對(duì)周邊商圈的正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)何種影響，更沒(méi)有合理的應(yīng)對(duì)機(jī)制緩解上述問(wèn)題。介于此，本文將運(yùn)用排隊(duì)論理論基礎(chǔ)結(jié)合仿真建模工具——VISSIM的方法，研究建立圖形化、參數(shù)化設(shè)置的動(dòng)態(tài)模型。

VISSIM作為交通工程設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃方案的有效評(píng)價(jià)工具，大量運(yùn)用于城市主干交通分析，對(duì)室內(nèi)交通車流分析運(yùn)用相對(duì)較少。筆者將利用軟件模型中的車道設(shè)置、交通構(gòu)成、交通信號(hào)等建立研究對(duì)象模型，并分別導(dǎo)入理論和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，模擬可能出現(xiàn)的多種典型性場(chǎng)景。再利用隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論，即排隊(duì)論理論方法，選擇合適的排隊(duì)規(guī)則，選擇相應(yīng)的衡量停車場(chǎng)出入口效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到排隊(duì)長(zhǎng)度（車隊(duì)長(zhǎng)度）等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律后，從中獲得改進(jìn)服務(wù)系統(tǒng)的流線組織方法，即驗(yàn)證本項(xiàng)目出入口可變情況與內(nèi)部動(dòng)線調(diào)整的可能情況。

表1 停車樓車輛進(jìn)出原設(shè)計(jì)情況列表

5 研究方法與理論基礎(chǔ)

利用隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論，即排隊(duì)論，作為研究停車場(chǎng)停車效率的數(shù)學(xué)方法。筆者將利用該方法對(duì)項(xiàng)目多個(gè)車行出入口的排隊(duì)長(zhǎng)度與服務(wù)時(shí)長(zhǎng)以及車輛停留時(shí)間三者為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。然后根據(jù)這些規(guī)律來(lái)改善本停車系統(tǒng)的流線組織。排隊(duì)問(wèn)題一般求解過(guò)程為：

①確定排隊(duì)系統(tǒng)顧客到達(dá)的時(shí)間間隔分布和服務(wù)時(shí)間分布(可實(shí)測(cè))；

②研究系統(tǒng)狀態(tài)的概率；

同時(shí)，Semantic MediaWiki還支持將語(yǔ)義查詢代碼內(nèi)嵌入內(nèi)容文檔中，這樣就可以根據(jù)需要，直接引用并顯示檢索的內(nèi)容，并與原文檔內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)的整合，既簡(jiǎn)化了編輯步驟，又增加了知識(shí)文檔的共享程度。例如創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)容文檔頁(yè)面如下：

③利用排隊(duì)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的理論模型求解判斷系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)劣的數(shù)量指標(biāo)的概率分布；

④排隊(duì)系統(tǒng)指標(biāo)優(yōu)化,含優(yōu)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化運(yùn)營(yíng)；

一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)的特征可以用6個(gè)參數(shù)進(jìn)行表示，形式為：

其中：A—顧客到達(dá)的概率分布；B—服務(wù)時(shí)間的概率分布；C—服務(wù)臺(tái)個(gè)數(shù)（本文指的是停車道閘口）；d—系統(tǒng)容量限制（取正整數(shù)或∞）；e—顧客源數(shù)目（取正整數(shù)或∞，本文指的）；f—服務(wù)規(guī)則 （默認(rèn)為先到先服務(wù)FCFS)。M/M/1排隊(duì)系統(tǒng)是一種最簡(jiǎn)單的排隊(duì)系統(tǒng)，即將上述ABC分別表示成：顧客到達(dá)時(shí)間分布為負(fù)指數(shù)分布，服務(wù)時(shí)間為負(fù)指數(shù)分布，服務(wù)臺(tái)數(shù)量為1個(gè)。排隊(duì)系統(tǒng)與顧客源的容量無(wú)限制。項(xiàng)目選擇隊(duì)長(zhǎng)與等待時(shí)間為指標(biāo)：

隊(duì)長(zhǎng)：系統(tǒng)中排隊(duì)等待服務(wù)和正在服務(wù)的顧客總數(shù)，其平均值記為L(zhǎng)；λ為單位時(shí)間平均達(dá)到的顧客數(shù)，1/λ為顧客相繼到達(dá)的時(shí)間間隔；μ為平均服務(wù)率，1/μ為平均服務(wù)時(shí)間；

利用推導(dǎo)公式得到最簡(jiǎn)公式表：

式中，W代表排隊(duì)論中排隊(duì)服務(wù)總時(shí)間長(zhǎng)度。等待時(shí)間：一個(gè)顧客在系統(tǒng)中排隊(duì)等待時(shí)間,其平均值記為Wg。

6 仿真模型搭建

主要研究一層車行、車行出入口與負(fù)一層室內(nèi)車流動(dòng)線的情況變化。首先根據(jù)施工圖室內(nèi)動(dòng)線與室外停車樓出入口位置在交通組織規(guī)劃軟件VISSIM中建立模型，并設(shè)置參數(shù)保證一定數(shù)量的固定停車位，如圖3。

圖3 負(fù)一層車輛停車方式、動(dòng)線設(shè)置圖

7 出入口驗(yàn)證分析與優(yōu)化

根據(jù)本停車樓運(yùn)營(yíng)管理方“重慶威信停車管理有限公司”的停車場(chǎng)季度性實(shí)測(cè)停車管理數(shù)據(jù)可知：

①停車場(chǎng)周一至周五高峰小時(shí)車輛到達(dá)率為110 輛／h，車輛平均停車時(shí)間為5h。

②停車場(chǎng)雙休日高峰小時(shí)車輛到達(dá)率為450 輛／h，車輛平均停車時(shí)間為4.5h。

③停車場(chǎng)法定長(zhǎng)假、黃金周高峰小時(shí)車輛到達(dá)率為700輛／h，車輛平均停車時(shí)間為3.5h。

按車道出入口及中央收費(fèi)每輛車需 8 s計(jì)算，當(dāng)黃金周高峰小時(shí)車輛到達(dá)率為700 輛／h，每車道高峰處理約450輛車。本項(xiàng)目共約1600個(gè)車位，故設(shè)計(jì)考慮至少應(yīng)設(shè) 4 個(gè)車行入口。

根據(jù)原土建規(guī)劃的樓層的流線走向，根據(jù)該停車場(chǎng)的實(shí)際停車情況進(jìn)行仿真，一旦出現(xiàn)過(guò)度集中的車流量涌進(jìn)3號(hào)位車行進(jìn)出口，仿真圖4可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)出行交叉口會(huì)導(dǎo)致車輛排隊(duì)沖突的可能性明顯增加。

圖4 單進(jìn)停車模擬（排隊(duì)顯著增加）

由于加工區(qū)三路與加工區(qū)二路交接支路還未建設(shè)，因此考慮將停車樓一層進(jìn)出口車流方向進(jìn)行重新組織變更，為使進(jìn)出口在上下班高峰期間達(dá)到最多只有1輛車排隊(duì)的服務(wù)水平，系統(tǒng)考慮將停車樓出入口車流組織進(jìn)行變更，將原有1進(jìn)1出1號(hào)出入口變更為雙向入庫(kù)口，仿真如下，增加進(jìn)場(chǎng)峰值數(shù)值，如圖5。

圖5 雙進(jìn)停車模擬（進(jìn)口位置排隊(duì)顯著減少）

將設(shè)計(jì)改為6個(gè)出入口，能夠保證不出現(xiàn)排隊(duì)2輛車以上的擁堵現(xiàn)象；

進(jìn)出場(chǎng)口車流動(dòng)線的方向變更表如下，停車樓車輛進(jìn)出設(shè)計(jì)優(yōu)化情況見表2：

表2 停車樓車輛進(jìn)出原設(shè)計(jì)情況列表

8 室內(nèi)車流仿真與動(dòng)線優(yōu)化

項(xiàng)目負(fù)一層的動(dòng)線原規(guī)劃如下：

圖6 平臺(tái)仿真效果（動(dòng)線優(yōu)化前）

對(duì)于圖6中圈出部分，當(dāng)車流在此交叉車行路口達(dá)到≥20輛/min，也就是進(jìn)入本層入口車流為550 輛 /h后，仿真軟件將明顯出現(xiàn)該路口車流擁擠情況，尤其發(fā)現(xiàn)通往該路口的三處來(lái)車方向的車流均匯集此處，會(huì)增加更大的車流擁堵概率，因此軟件仿真試圖改變其中位于動(dòng)線規(guī)劃的下方黃色部分，將原有方向180°調(diào)整，同時(shí)改變臨近（綠線）部分的車流動(dòng)線，再用仿真軟件運(yùn)行同樣的車流設(shè)置參數(shù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)同樣車流大小情況下，該路口的擁堵情況明顯好轉(zhuǎn)。優(yōu)化動(dòng)線圖顯示如圖7：

圖7 平臺(tái)仿真效果（動(dòng)線優(yōu)化后）

針對(duì)上訴情況，為了更加方便動(dòng)態(tài)調(diào)整室內(nèi)的車流動(dòng)線，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用多種智慧化停車管理措施。為了提高室內(nèi)停車的泊車效率，減少車主的停車時(shí)間成本與運(yùn)營(yíng)管理人員的工作內(nèi)容，本停車場(chǎng)將利用多個(gè)聯(lián)動(dòng)的智能化系統(tǒng)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)上述要求：

1)動(dòng)態(tài)化泊車引導(dǎo)

部署車位攝像頭對(duì)每個(gè)車位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)土建道路尺寸的測(cè)量以及設(shè)備選擇，設(shè)計(jì)采用攝像頭對(duì)射、占用顯示燈對(duì)應(yīng)顯示的方式。選擇后臺(tái)計(jì)算和發(fā)布系統(tǒng)，通過(guò)自己的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)對(duì)整個(gè)停車場(chǎng)和場(chǎng)內(nèi)區(qū)域的泊位資源統(tǒng)計(jì)并發(fā)布至室內(nèi)車行道上方設(shè)置的電子引導(dǎo)顯示屏，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的智能引導(dǎo)，若出現(xiàn)車流組織動(dòng)線變化，則電子引導(dǎo)排會(huì)根據(jù)指令進(jìn)行方向變更。

2)上述顯示屏考慮部署多級(jí)停車誘導(dǎo)電子顯示屏

將場(chǎng)外停車誘導(dǎo)與城市主干道的道路信息誘導(dǎo)雙重誘導(dǎo)相結(jié)合，設(shè)置3級(jí)層次誘導(dǎo)。一級(jí)電子停車誘導(dǎo)發(fā)布屏部署于停車場(chǎng)區(qū)域外部的主干道明顯區(qū)域；二級(jí)誘導(dǎo)屏設(shè)置于停車場(chǎng)室內(nèi)出入口處；三級(jí)誘導(dǎo)屏設(shè)置于室內(nèi)車行道上空方，根據(jù)車流動(dòng)線以及面向車主方位進(jìn)行點(diǎn)位設(shè)置。最后需要對(duì)每個(gè)車位的空滿狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)示，提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的空余車位數(shù)，方便車主迅速確定停放位置。

3)上述2點(diǎn)的結(jié)合即為項(xiàng)目運(yùn)用的車位引導(dǎo)及反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)

解決車主和管理者無(wú)法實(shí)時(shí)知曉車場(chǎng)剩余車位數(shù)，管理者無(wú)法及時(shí)誘導(dǎo)疏通；車主取車時(shí)，由于停車場(chǎng)分布樓層多，空間大等因素，車主進(jìn)入停車場(chǎng)容易迷失方向，無(wú)法尋找車輛，影響客戶體驗(yàn)效果。

4)出入口智能控制

本項(xiàng)目作為公共大型停車場(chǎng)，訪客流量與人群范圍較大，傳統(tǒng)的取卡、刷卡停車方式將會(huì)極大阻礙停車效率，因此設(shè)計(jì)考慮采用較為快速、穩(wěn)定的進(jìn)出場(chǎng)車牌號(hào)碼快速識(shí)別系統(tǒng)，同時(shí)作為重慶市第一個(gè)與ETC合作的項(xiàng)目，兼容ETC高頻讀卡方式的識(shí)別方式，ETC具備的快遞扣款的方式是實(shí)現(xiàn)車輛快速進(jìn)出場(chǎng)的有效手段之一。

5)智能收費(fèi)管理

為了更快捷的進(jìn)出場(chǎng)，設(shè)計(jì)考慮設(shè)置中央收費(fèi)室以及線上支付渠道，推廣無(wú)人操作，減少管理運(yùn)營(yíng)成本的收費(fèi)管理模式，從而節(jié)省時(shí)間成本消耗環(huán)節(jié)，極大壓縮了車主停留車場(chǎng)的滯留時(shí)間，提高了停車場(chǎng)泊車位的周轉(zhuǎn)率，也增加了訪客的泊車體驗(yàn)，對(duì)于一個(gè)智能停車場(chǎng)而言，無(wú)意增加了用戶粘度，增加了車主的停車場(chǎng)優(yōu)先選擇率。

9 結(jié)語(yǔ)

本文分析了停車庫(kù)出入口車流的運(yùn)行特征，探討了停車場(chǎng)高峰小時(shí)內(nèi)不同的服務(wù)水平下，對(duì)應(yīng)的閘機(jī)服務(wù)時(shí)間、泊位數(shù)及出口數(shù)量的計(jì)算方法，并運(yùn)用交通仿真工具VISSIM建立的仿真模型，將理論參數(shù)與試運(yùn)營(yíng)管理參數(shù)進(jìn)行設(shè)置仿真后進(jìn)行對(duì)比，能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)演示驗(yàn)證相關(guān)出口或者室內(nèi)動(dòng)線的車流情況，檢測(cè)車行出入口與室內(nèi)動(dòng)線路口的規(guī)劃合理性。通過(guò)模擬結(jié)果，優(yōu)化調(diào)整某些路口、某處車行方向有效性和準(zhǔn)確性，驗(yàn)證了本文研究對(duì)象金山停車場(chǎng)的出入口車流情況，對(duì)今后的類似項(xiàng)目的研究與建設(shè)提供了方法參考，對(duì)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理提供了可參考的停車高峰分流的方法，提供了優(yōu)化動(dòng)線的分析依據(jù)。

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Management with Intelligent Applications and Realization of Jinshan Parking Building

ZHENG Yan

（CCTEG Chongqing Engineering Co., Ltd.）

This paper starts from the analysis of the architectural features and intelligent parking demands of Jinshan parking building as the main research object. Utilize the Theory of Queuing integrating the software of simulation model and establish several typical and dynamic traffic flow examples by using parameters to examine the effects of organization of car flow and intelligent design. From the simulation data,it could gain the guidance of the parking and traffic organization of the import and export, so as to optimize the parking service efficiency and the operation management modes.

parking building; intelligence; data analysis