曾 歡 徐良杰

(武漢理工大學交通與物流工程學院1) 武漢 430063) (湖北文理學院汽車與交通工程學院2) 襄陽 441053)

0 引 言

綜合商業(yè)體，是整合餐飲、購物、娛樂、文化、服務(wù)等隸屬于城市生活空間的三項以上功能，并構(gòu)建一種各功能間相互依存、相互裨益的能動關(guān)系，所形成的高效率、復雜而統(tǒng)一的綜合體[1].綜合商業(yè)體地下停車場，不同于一般地下停車場，其最大特點在于目標出口所連地上區(qū)域的多功能性，如果分區(qū)組織設(shè)計不合理，會導致車輛繞行距離和步行距離長等問題.

針對大型停車場的分區(qū)研究，國內(nèi)外已形成較科學的理論體系.Lynch等[2]用路徑、區(qū)域、邊緣、節(jié)點及地標5個因素來概括人對空間及環(huán)境的認知方式.齊宇[3]基于認知地圖理論分析綜合體地下停車場，指出功能分區(qū)的關(guān)鍵點在于縮小使用者的尋路范圍，但缺乏對步行目標出口位置的細致考慮.Zheng[4]通過實驗研究了分區(qū)方式與人們尋找分區(qū)的效果之間的聯(lián)系.游曾榮[5]針對住宅建筑地下停車空間，提出了基于住宅建筑停車場空間構(gòu)形的布局方法與分區(qū)原則.

Neill等[6]用三個指標“后退次數(shù)”、“轉(zhuǎn)錯彎的次數(shù)”及“到達目標物的時間”評價尋路行為的內(nèi)容或表現(xiàn)，張海濤[7]提出將不同區(qū)域停車者分別引導至距離泊位合理范圍內(nèi)的目標出口并借助實例說明范圍的界定原則.現(xiàn)有研究在大型停車場人流量與通道的分配關(guān)系上研究較少，且定量分析較少.

綜上，現(xiàn)有針對綜合商業(yè)體停車場分區(qū)的文獻，往往單一考慮分區(qū)，缺乏對出口通道距離的定量考慮，故文中基于綜合商業(yè)體的多功能性對停車場分區(qū)進行細化設(shè)計，同時進一步研究人流量與通道的引導關(guān)系，增強可操作性.

文中對多所綜合商業(yè)體進行停車規(guī)律分析與功能分類總結(jié)，優(yōu)化停車場分區(qū)設(shè)計，以實現(xiàn)停車場多地標引導，增強停車效率.綜合考慮距離、停車需求與出口通道的通行能力，建立人流組織引導模型，以優(yōu)化步行距離.

1 綜合商業(yè)體分析

1.1 綜合商業(yè)體功能分類

對武漢、北京、深圳等多個一、二線城市的235所綜合商業(yè)體進行調(diào)研分析，歸納得到綜合商業(yè)體內(nèi)部功能可以分為購物、餐飲、娛樂、文化教育與公共服務(wù).表1定性分析各個功能分類的停車時長和停車需求時段特征，存在規(guī)律性.故本文基于功能分類進行地下停車場的分區(qū)組織優(yōu)化設(shè)計，同時對具體案例，將大類細分為不同子類，以增強模型適用性與合理性.執(zhí)行購物功能的店鋪形式有超市及各種類型的實體店.屬于餐飲功能的店鋪形式包括餐館、快餐、小吃等.娛樂功能的店鋪形式包括電影、電玩、KTV、美容健身、養(yǎng)生會所、游泳館、射箭館等.具有文化教育功能的店鋪形式，包括教育培訓、藝術(shù)畫廊、書店、攝影和展覽館等.屬于公共服務(wù)功能的形式包括銀行、藥店、醫(yī)療門診等.

表1 商業(yè)綜合體各功能停車需求時段特征

1.2 綜合商業(yè)體停車問題分析

基于調(diào)研，當前綜合商業(yè)體停車場存在問題如下.

1) 步行距離長，繞行多 車主根據(jù)空泊位停好車后，從車位到目標出口的過程中，需要經(jīng)過較長的步行距離才能到達通道處，不熟悉的停車者還會遭遇繞行的情形.

2) 地標過少導致不同區(qū)域的車位利用情況非常不均勻 由于大型地下停車場內(nèi)設(shè)置的地標過少，當車主遵循引導向前行駛后，往往在靠近停車場入口、商業(yè)體入口等地標處扎堆停車，最終往往形成的是以1～3個地標為中心，泊位利用率向外呈發(fā)散輻射式遞減的情況，后到達的車輛，發(fā)現(xiàn)靠近地標處停滿后不得不折返尋找泊位，沒有被合理引導至利用率低的區(qū)域.故可以借助不同功能分類作為顯著地標，降低繞行時間.

2 停車場分區(qū)組織優(yōu)化設(shè)計

2.1 模型假設(shè)

1) 對已建成的停車場進行分區(qū)優(yōu)化，故泊位總數(shù)視為定值.

2) 停車場的供給能夠基本滿足高峰時期的停車需求.

3) 假設(shè)停車供給類型均為地下停車，不考慮地上停車.

2.2 功能分區(qū)模型

步驟1基于停車特征的差異性，判斷功能分類是否細分.為了使每個功能分類的停車吸引量具備區(qū)分度和差異性，以便根據(jù)規(guī)律性確定停車規(guī)模.當某一功能大類中的一個子類，具有較為顯著的停車吸引量時，可以將其單獨劃出作為一類.

步驟2根據(jù)功能分類，劃分不同功能片區(qū)，確定大致區(qū)域.基于前期調(diào)研，絕大多數(shù)商業(yè)綜合體垂直方向上各層的功能是相同或相促進的，故通過垂直投影法進行分區(qū).若各層投影對應(yīng)的部分功能相一致，則直接投影得停車區(qū)域.當發(fā)現(xiàn)各層投影對應(yīng)的部分功能不盡相同時，若某一停車區(qū)域，各層投影以上對應(yīng)的片區(qū)功能不一致，則屬于混合區(qū)域，可通過片區(qū)移動、縮放、與區(qū)域外相鄰的同功能片區(qū)整合， 最終達到從停車區(qū)域出發(fā)、大致可以通過通道到達就近的相應(yīng)功能區(qū)處的效果.并適當縮放與周邊停車區(qū)域協(xié)調(diào).

步驟3根據(jù)比例確定停車分區(qū)規(guī)模.由于是已建成的停車場，故考慮將固定的總?cè)萘糠峙浣o不同的停車功能類別，定義停放量系數(shù)為某一停車功能的泊位需求占地下停車場總泊位的比例，作為計算泊位數(shù)量的比例系數(shù).平均停放時長越久，每個泊位的泊位周轉(zhuǎn)率越低，故一定停車需求下，所需的泊位數(shù)越多.

綜上，第i個功能的停放量系數(shù)為

(1)

式中:k為停車分區(qū)數(shù)目；Pi為第i個功能的高峰時段停放吸引量；Ti為第i個功能的平均停放時長.

故第i個功能的停車規(guī)模Ni

Ni=Mwi

(2)

式中：M為停車場總?cè)萘?

步驟4根據(jù)供給密度進行位置形狀調(diào)整.對于多層停車場，每層停車空間形狀一致時，則按照單層同樣的方式分區(qū)，每層同一投影區(qū)域安排的停車分區(qū)功能一致，上層停滿的時候開往下一層，直至找到對應(yīng)功能具有空泊位的一層.

當每層停車空間形狀存在不一致時，應(yīng)視片區(qū)投影下的泊位供給總量而定.將某一處投影下，單位面積的各層泊位供給總量定義為供給密度.直接垂直投影，判斷供給量與需求量的大小關(guān)系，供給密度過大的區(qū)域，需要縮小投影面積以對應(yīng)相應(yīng)功能片區(qū)的停車泊位需求，供給密度過小的區(qū)域，則需要擴大投影面積，或是向供給密度大的區(qū)域挪移投影位置以滿足需求，見圖1.

圖1 根據(jù)供給量與需求量的相對關(guān)系的投影方法

對于根據(jù)樓層分區(qū)即同一樓層使用功能一致的綜合體，可以先根據(jù)綜合體的形狀劃分為若干個組團片區(qū)，而后形成在投影下的區(qū)域形成扇形結(jié)構(gòu)的不同停車分區(qū)；接著根據(jù)片區(qū)投影下的泊位供給總量，適時地對投影面積進行放大和縮??；最后根據(jù)同一片區(qū)垂直投影下，各功能的停放量系數(shù)，來確定停車分區(qū)的大小和泊位數(shù)，見圖2.

圖2 同一樓層使用功能一致，投影區(qū)劃分為扇形結(jié)構(gòu)

2.3 人流組織引導模型

為使步行距離盡可能小，停車分區(qū)i距離一個通道j越遠，其引導到該通道的人流應(yīng)越小.通道j的通行能力Cj越大，引導分配至該通道的人流量應(yīng)越多，避免出現(xiàn)一些通道吸引的人流量遠大于其通行能力增加排隊時間的現(xiàn)象.同時停車分區(qū)i高峰時段停放吸引量越大，應(yīng)分配出去的人流量也越多.故借鑒文獻[8]中論述的美國公路局單約束重力模型，提出人流組織引導模型為

(3)

式中：qij為第i個停車分區(qū)引導到第j個通道的人流量，人；α為車輛的平均每車同行人數(shù)，人/veh；Cj為第j個通道的通行能力，即允許通行的最大人流量，人/h；f(dij)為阻抗函數(shù)，用于表征第i個停車分區(qū)與第j個通道的距離，計算方法如下.

根據(jù)文獻[9]，對每個分區(qū)停車泊位進行合理的分組，同一組內(nèi)每一個泊位的位置用中心處泊位的位置代替，來計算大型停車場步行距離，每一組內(nèi)的泊位數(shù)目g不大于泊位總數(shù)的2.5%，以免組內(nèi)中心處泊位和其他泊位之間距離過大，引起誤差過大.同時根據(jù)李林波等[10]關(guān)于停車場分區(qū)的研究，每一分區(qū)分組的泊位數(shù)不小于泊位總數(shù)的1.5%，以免造成一個分區(qū)內(nèi)組數(shù)過多，和各組規(guī)模失衡.

1.5%M≤gzi≤2.5%M

(4)

式中：gzi為第i個停車分區(qū)的第z組的泊位數(shù)目.

(5)

式中：t為停車分區(qū)泊位分組形成的組數(shù)；dzij為停車分區(qū)i的第z組中心處泊位，至第j個通道的最短步行距離.

Kij為第i個停車分區(qū)是否引導給第j個通道的0-1變量，計算方法如下.

當停車分區(qū)i距離一個通道j過遠的時候，步行距離超過承受限度，則不宜將人流引導至該通道，故引入0-1變量，步行距離過遠，該停車分區(qū)i到某一通道j的距離超過其到各通道距離的平均值的20%時，不將人流引導至該通道，對應(yīng)的Kij取0.

(6)

式中：b為通道總數(shù)目.

最后根據(jù)第i個停車分區(qū)引導給第j個通道的人流量，來確定引導到該通道的泊位規(guī)模.

(7)

式中：nij為第i個停車分區(qū)引導到第j個通道的泊位數(shù)目.

確定引導的規(guī)模后，具體實施時，根據(jù)組與通道的距離，從近到遠，逐一確定通道所對應(yīng)的具體引導的組，設(shè)置到達相應(yīng)通道的引導標識.

3 案例分析及仿真驗證

3.1 模型應(yīng)用

該綜合商業(yè)體地上部分共5層，地下兩層存在地下停車區(qū)域，負一層負二層分別命名為B1、B2，泊位數(shù)分別為725和98，共823個，屬于大型停車場，泊位供給能夠基本滿足高峰時期的停車需求.調(diào)查結(jié)果見表2.

表2 停車功能分區(qū)的調(diào)查結(jié)果

以2 h為單位分時段進行停車行為問卷調(diào)查，對于少部分進行多種功能消費的顧客，以本次停車后直接前往的消費區(qū)域為準，以便引導組織.根據(jù)結(jié)果，對比步行距離實際情況與可接受情況，步行距離大部分人期望2～4 min就能到達，但實際高達54%的停車者是步行了4 min以上才到達目的地.這表明現(xiàn)狀下步行距離過遠，超出了停車者的期望.同時進入停車場后尋找車位時的繞行情況為53%，步行尋找出口的繞行情況為45%.表明需要通過進一步分區(qū)和引導，縮短停車者的步行距離和行車距離.

通過各個功能高峰時段的回收問卷比反映相應(yīng)停放吸引量比例.根據(jù)結(jié)果，KTV與中商百貨吸引停車量顯著，需要對KTV與中商百貨分開設(shè)置停車區(qū).

現(xiàn)有通道情況見圖3.實地調(diào)查運行時間、載客量等，考慮乘客到達直梯的不均勻性，算得直梯實際通行能力為1 296人/h、手扶梯實際通行能力為3 240人/h，車輛的平均每車同行人數(shù)β=2.5人/veh.

圖3 摩爾城停車場通道分布情況

基于功能分類的布局情況進行投影，并根據(jù)停車場道路走向、供給密度調(diào)整停車分區(qū)位置形狀，確定區(qū)域.最終得到結(jié)果見表3和圖4.

表3 功能分區(qū)的停車規(guī)模

圖4 摩爾城停車分區(qū)布局

根據(jù)式(3)～(7)，得各停車分區(qū)所對應(yīng)的通道編號見表4，第i個停車分區(qū)引導到第j個通道的泊位數(shù)目nij見表5，可設(shè)置引導標識實現(xiàn)分區(qū)停車及人流引導.

表4 各停車分區(qū)所分得通道編號

表5 nij取值表

3.2 仿真實驗及結(jié)果

利用arena軟件進行仿真實驗，根據(jù)車輛在停車場內(nèi)的平均行駛速度(一般15 km/h)和人的平均步行速度(一般1.1 m/s)可得到耗時.車輛到達一個組前，若組內(nèi)有空位，則停入，否則不進入，繼續(xù)前往下一個組，用Delay模塊計算中間經(jīng)過的行車時間.對于此規(guī)則的設(shè)置，使車輛到達一個process模塊前，先經(jīng)過對應(yīng)Decide模塊，若process模塊內(nèi)車輛數(shù)“process.WIP”小于等于process內(nèi)的資源數(shù)，則允許實體進入，否則阻止實體進入.仿真結(jié)果見表6，驗證文中的分區(qū)組織優(yōu)化設(shè)計可以有效改善顧客的行車時間和步行時間.

表6 仿真前后對比

4 結(jié) 束 語

目前綜合商業(yè)體地下停車場存在泊位利用情況不均勻、步行距離長的問題，文中基于對綜合商業(yè)體的廣泛調(diào)研，總結(jié)功能分類，對其地下停車場進行功能分區(qū)，多地標引導車輛按照停車目的駛往對應(yīng)區(qū)域，增強停車場內(nèi)車輛運行的秩序性；綜合考慮停車分區(qū)需求以及通道通行能力的匹配，借鑒重力模型，提出人流組織引導模型，以縮短步行距離.經(jīng)過仿真對比，得出結(jié)論：文中的模型能較好的改善顧客的行車時間和步行時間，具有一定實用價值.

文中分區(qū)模型的適用要求是，綜合商業(yè)體停車場的泊位供給能基本滿足高峰時期停車需求，對于供不應(yīng)求的商業(yè)體并不適用，尚有一定局限性.對于有多個使用目的的顧客，可能只能縮短進入首個目的地的步行時間而無法縮短最終目的地到停車區(qū)的步行時間.在后續(xù)研究中，可在分區(qū)組織設(shè)計的基礎(chǔ)上，對具體的行車路線組織進行設(shè)計，通過合理的路線規(guī)劃，減少車流交織與出入口等關(guān)鍵節(jié)點處的擁堵.