大型专用停车库出入口数量与服务时间的计算方法

湖南交通科技　第３８卷第３期　Ｖｏｌ＿３８　Ｎｏ．３　２０１２年９月　ＨＵＮＡＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣ：ＡＴＩＯＮ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｓｅｐ．２０１２　文章编号：１００８－８４４Ｘ（２０１２）０３－０１４９—０５　大型专用停车库出入口数量与服务时间的计算方法　祝华婷　。胡盼　，朱全军　（１．上海紫竹新兴产业技术研究院，上海２０１　１００；２．上海济祥智能交通科技有限公司，上海２０００９２；　３．湖南省交通科学研究院，湖南长沙４１００１５）　摘要：针对停车库出入１２的规划问题，首先分析出入１２车流的运行特点，然后提出用排　队论的方法分析出入口的车流运行，并给出在不同服务水平下，服务时间、出入口数量和停车　库泊位数之间的计算模型，通过仿真实例表明，该计算方法用于确保停车库出入口的畅通运行　具有较好的准确性和有效性。　关键词：停车库；服务时间；出入口数量；排队论　中图分类号：Ｕ　４９１．７　１　文献标识码ｉ　Ｂ　０　引言　非机动车停车场；按照停车场的服务对象分为专用　停车场、公用停车场。停放方式和特点分析如下。　随着城市小汽车保有量的不断增加，城市停车　１．１车辆停放方式　的需求也随着越来越大。各种高容量、智能化管理　１）平行式ｔ平行式停车车身方向与通道平行，　的停车设施在城市中，尤其是高密度开发区不断涌　是路边停车带或狭长地段停车的常用形式。特点ｔ　现，这就对停车、收费系统、排队等提出了问题。　所需停车带最小，驶出车辆方便，但占用的停车面积　目前流行的智能停车管理系统普遍拥有多级停　最大。用于车道较宽或交通较少，且停车不多、时间　车诱导、车辆自动识别、出人口智能控制、智能收费　较短的情况，还用于狭长的停车场地或作集中驶出　管理、自动泊车引导、车位自动检测等功能。这些功　的停车场布置，也适用停放不同类型车辆及车辆零　能提高了停车场管理效率、停车设施资源的利用率　来整走。例如，体育场、影剧院等停车场。　以及增强了停车场的安全性，并且在一定程度上缓　２）垂直式：垂直式停车车身方向与通道垂直，　解了周边的交通压力。但是，随着停车场容量需求　是最常用的停车方式。特点：单位长度内停放的车　的不断增大以及对服务质量要求不断提高，智能停　辆最多，占用停车道宽度最大，但用地紧凑且进出便　车场的规划、建设的难度也随着增加。主要体现在：　利，在进出停车时需要倒车一次，因而要求通道至少　①高峰小时过度集中的车流量容易造成停车场出人　有两个车道宽。　口的交通拥堵，即降低了停车场的服务水平和地区　３）斜放式：斜放式停车车身方向与通道成角度　路网的服务水平；②在保证停车场服务质量的前提　停放，一般有３Ｏ。、４５。，６０。三种角度。特点：停车带　下，停车场泊位数量以及出人口缺乏合理的规划方　宽度随车长和停放角度有所不同，适用于场地受限　法，容易造成停车场容量不足或者资源利用率低下。　制时采用，车辆出入方便，且出入时占用车行道宽度　因此，在智能停车场规划过程中，必须对停车场出人　较小。有利于迅速停车与疏散。缺点：单位停车面　口服务时间、出人口数量以及车位数量进行合理的　积比垂直停放方式要多，特别是３Ｏ。停放，用地最　规划，做出适当的计算和预测，确保满足一定的停车　费。　库服务水平的需要，并且控制其对路段动态交通的　１．２停车及发车特点分析　影响程度，满足城市规划和交通管理的需要。　１）前进式停车、后退式发车：停车迅速，发车费　１　停车场库出入口交通特性　时，不宜迅速疏散，常用于斜向停车；　２）后退式停车、前进式发车：停车较慢，发车迅　停车场按照车辆性质可以分为：机动车停车场、　速，平均占地面积少，是常用的停发车方式；　收稿日期：２０１２—０６－１２　作者简介：祝华婷（１９８３一），女，工程硕士，工程师，主要从事规划、设计工作。　ｌ５Ｏ　湖南交通科技　３８卷　３）前进式停车、前进式发车：停车迅速，发车迅　度￡作为停车场交通影响评估和服务质量水平的参　考标准。　速，但平均占地面积较大，常用于公共汽车和大型货　车停车场。　２　停车场库模型及评价　２．１计算模型　停车场的车流状况与出入口车辆服务时间的分　布具有以下特征。　２．１．１输入过程　文中将停车库服务水平如下定义，高峰小时内，　出入口无车排队时服务水平定义位Ａ级；只有ｌ辆　车排队时定义为Ｂ级；只有２辆车排队时定义为Ｃ　级；排队车辆大于２辆时定义为Ｄ级。　３　计算方法　根据以上分析，可以用排队论的方法描述停车　泊松输入——车辆到达时距服从负指数分布。　２．１．２排队规则　场出人口车辆的排队等候问题。下面以一个简单的　智能停车场管系统为例，按照Ｍ／Ｍ／１随机服务系　统理论计算出入口的服务时间和停车场泊位数、出　人口个数、排队长度之间的关系。　由排队论的推导公式可知：　Ｐ：　２　＝　等待制——车辆到达时，若所有服务台均被占，　它们就排成队伍，等待服务。服务次序先到先服务。　２．１．３服务方式　停车场运行过程中，每一个出入口每次只服务　辆车，服务时间的分布符合负指数分布，即每辆车　的服务时间相互独立，服从相同的负指数分布…。　一（１）　（２）　一Ｐ　符合以上三个条件的服务问题可运用排队论来　解析。排队论是研究“服务”系统因“需求”拥挤而　产生等待排队的现象，以及合理解决“需求”与“服　务”关系的一种数学理论，或称“随机服务系统理　论”【２ｊ。停车场的出入道一般为一条，可视为“单通　道服务”。因此，停车场出人道服务系统为Ｍ／Ｍ／１　或Ｍ／Ｍ／Ｓ单通道随机服务系统。　２．２评价指标　式中：Ａ为平均到达率　为接受服务后的输出率；ｐ　为交通强度（利用系数）；　平均排队长度。　Ａ＝　：（３）　　—　３６００　—下—（４）　Ｌ斗　由式（１）、式（３）、式（４）可得：　：３　６００￣ｏＮ　ｎ　ｎ（５）　、　为了合理规划停车场出人口服务时间，出入口　‘　的数量以及停车场容量，应该选取合适的指标作为　评价标准。　式中：　为车辆在出人口的服务时间；￡为停车场所　有车辆进入或出人的时间；Ⅳ为出人口个数（以单进　单出出人口为例）；Ｑ为停车场泊位数。　在停车场（库）使用的可行性评估中，以其人口　处排队车辆长度是否对相邻道路造成较大影响为评　估的主要标准；另外，车辆的平均等待时间涉及到车　库服务水平，也是重要的参考标准　Ｊ。　由于车辆的平均排队等待时间　与平均排队　长度　成正比（Ｌ＝ｔＯ・Ａ），因此可以用平均排队长　根据式（２）和式（５）可以计算出在不同服务水　平下，出人口单进单出设计的停车库，在高峰期１　ｈ　内，其出人口应达到的服务时间要求。计算结果如　表ｌ。　表１　高峰小时停车库服务时间计算结果表　注：本文中将停车库服务水平如下定义．高峰小时内，出入口无车排队时服务水平定义为Ａ级；只有ｌ辆车排队时定义为Ｂ级；只有２辆　牟排队时定义为ｃ级；排队车辆大于２辆时定义为Ｄ级。　３期　祝华婷，等：大型专用停车库出人口数量与服务时间的计算方法　１５１　４　工程应用实例　停车库车流高峰期运行畅通，不产生大规模排队现　象，即最多只有１辆车排队，对出人口闸机的服务时　４．１分析计算　间和出人口个数进行分析计算，以得出合理的规划　以某市行政中心、文化中心地下停车库出人口　方案。考虑到高峰期各个出入口的车流量并不平　个数规划为例。停车库分两期建设，一期建设３００　均，即有的出口流量较大，有的出口流量较少，因此　个车位以及２个单进单出的出人口，二期建设７００　取不同的流量需求水平进行计算，计算结果如表２。　个车位，经调查高峰期为半小时。为了确保建成后，　表２出入口服务时间计算表　１　１　Ｏ　ｌ　ｌ　Ｏ　１　１　Ｏ　１　ｌ　Ｏ　１　１　Ｏ　１　１　Ｏ　ｌ　２　Ｏ　８　２　Ｏ　８　２　Ｏ　８　２　０　８　２　Ｏ　８　２　Ｏ　８　２　１０　系统将出现大规模排　队　６个进出（双向进出）　３３３　系统运行通畅　—　２　２　鲫　秘＿＿　６　系统运行通畅　一－　　勰　７　１０　６　４　２　３　３　９　Ｏ　７　４　５　８　＿－　　－＿　∞　　ｍ　６　４　将出现大规模排队　３　Ｏ　９　７　５　３　ｌ　４　７．２　１．４　二期　５个进出（双向进出）４Ｏ０　０．７１　系统运行通畅　０．３５　ｌ　０．５６　系统运行通畅　Ｏ．３　＿——　＿——　系统出现大规模排队　●——　４．１　４个进出（双向进出）　５００　１．５　可以满足流量需求，但　出现小规模排队　Ｏ．７１　１　Ｏ．５６　系统运行通畅　Ｏ．２８　注：“一”表明系统处于不稳定状态，即服务率小于到达率，车辆排队长度无逐渐增加。　根据以上计算结果可知：　为使进出口在上下班高峰期间达到最多只有１　１）一期建设中：　辆车排队的服务水平，系统延误（含减速、服务时　ｌ　Ｏ　ｍ　Ｏ　８　一　一　一　１５２　湖南交通科技　图。见图１。　１４０　１２０　　７　］］　５　Ｊ　１　３８卷　间、加速三部分）应控制在６　Ｓ左右。　２）二期建设中：　若为６个出人口，系统延误必须在６　Ｓ以内，才　能保证不出现排队现象；　若为５个出人口，系统延误必须在５　Ｓ以内，才　删１００　避　＊Ⅱ　８０　６０　匝　能保证不出现排队现象；　若为４个出人口，系统延误必须在５　Ｓ时基本　满足流量需求，但会出现小规模排队，服务时间在　４　Ｓ内将运行通畅。　故通过以上计算，为了确保高峰时段停车库出　人口运行畅通以及服务设备的实际性能，地下车库　出入口应为６个，且服务时间控制在６　Ｓ以内为宜。　４．２仿真验证　４．２．１服务时间的仿真验证　世　卅４Ｏ　２０　０　。ｌ　苗．ｉ．一．　Ｉ　ｌＩ　ｌ２　３　４　５　６　７　８　９　ｌ０　１１　１２　高峰小时／（５　ｒａｉｎ）　图１高峰小时流量分布图　根据上述的流量分布情况，通过交通微观仿真　将高峰小时内车辆每５　ｍｉｎ的到达率进行分　配，可得地下车库高峰小时内流量大致的时间分布　２５Ｏ　软件ＶＩＳＳＩＭ，模拟停车库出人口出入过程，并分别　给出停车场高峰小时和最高峰的１５　ｍｉｎ内车辆排　队所产生最大排队长度和延误值。见图２。　２００　姗　矗１５０　ｌ００　枷　∞　０　５０　０　０　ｔ　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　０　ｌ　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　闸机停车服务时间／ｓ　ａ）高峰小时停车场闸机延误流线图　３００　２５０　２００　闸机停车服务时间，８　ｂ）高峰小时停车场捧队长度流线图　蝼　诂｝！ｌ５０　蒜　褂１００　５０　０　０　ｌ　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　闸机停车服务时间，ｓ　闸机停车服务时间／ｓ　ｃ）高峰１５　ａｒｉｎ停车场延误流线图　ｄ）高峰１５ｒａｉｎ停车场排队长度流线图　图２高峰小时排队长度和延误流线图　从以上仿真结果可知，高峰小时和最高峰　１５　ｍｉｎ期间，停车场闸机延误和排队长度在６　Ｓ以　后大幅增加，因此，停车场闸机服务时间应控制在　闸机服务时间、泊位数及出口数量的计算方法，给出　停车库出人口服务时间和数量的应用实例，并运用　６　Ｓ以内才能确保高峰期运行畅通。　５　结束语　本文分析了停车库出人口车流的运行特征，探　讨了停车场高峰小时内不同的服务水平下，对应的　交通仿真和计算通行能力的方法进行了验证。结果　表明，该计算方法在停车库规划中确定出入口服务　时间、出人口数量以及泊位数，以确保高峰期顺畅通　行具有有效性和准确性。　参考文献：　［１］邓兴栋，王波．全自动立体停车库服务质量评价方法探讨［Ｊ］　３期　祝华婷，等：大型专用停车库出人口数量与服务时间的计算方法　１５３　重庆交通学院学报，２００３（１）．　［２］谭峰．排队论在停车场设计中的应用［Ｊ］．现代交通管理，１９９８　（１）．　［４］关宏志．停车场规划设计与管理［Ｍ］．北京：人民交通出版社，　２０ｏ３．　［５］成峰，莫一魁．城市中心区停车泊位供应分析［Ｊ］．交通与运　［３］王勇智，马佳．我国城市公共停车场后评价理论研究［Ｊ］．城市　输，２００５（７）．　交通。２００７（１０）．　（上接第８页）　在着差异。产生此情况的主要原因是反算法计算过　大变化；应用反算法时，粘聚力ｃ值随着坡高变化，　摩擦角　值则随着选取的稳定性系数变化。因此　在应用反算法时，如何选取一个可靠的稳定性系数　程中的Ｋ　、ｃ值都是根据现场情况假定的，它们的取　值过程也与人的主观因素有关。　２．４两种方法取值对比　两种取值方法的计算得出的参数对比如表４。　表４坡高３３．３　ｍ的参数取值　可见，由经验法计算出的边坡稳定性系数在与　反算法给定的稳定性系数一致时，两种方法所确定　的结构面抗剪强度参数有较大的差异。但此时反算　法计算出的　值在经验法推荐的咖值取值范围内。　３　讨论　分别调整上述边坡的高度为Ｈ＝１５　ｍ、Ｈ＝　５０　ｍ，用反算法计算时选取不同的稳定性系数计算　得出结果进行对比。如表５、表６。　表５坡高１５　ｍ的参数取值　可见，随着边坡高度的变化，应用经验法时结构　面抗剪强度参数取值不变，但边坡稳定性系数有很　对于准确计算结构面参数是很重要的。　边坡越稳定，稳定性系数越大，用反算法时稳定　性系数就越难准确取值，计算出结构面的ｃ、　值与　实际相差较大，确定的参数对工程意义相对较小，此　时不宜用反算法；边坡越危险，稳定性系数越小，此　时根据边坡变形特征可较准确选取稳定性系数值，　并且能较准确确定滑面位置，因此用反算法可较准　确确定滑面ｃ、　值，对工程有较大的实际意义，故此　时宜用反算法。　４　结论　１）经验法确定的结构面抗剪强度参数依据个　人经验、地区经验、现场调查的详细程度等取值，不　同的人取值会有很大的差异；反算法计算出的结构　面抗剪强度参数与所取稳定性系数有关。实际工作　中应结合结构面室内试验资料和两种方法取值，综　合确定结构面抗剪强度参数。　２）经验法更适用于新开挖边坡和较稳定边坡　的防护设计中，反算法更适用于现状危险滑坡治理　中。　参考文献：　［１］郑颖人，陈祖煜，王恭先，等．边坡与滑坡工程治理【Ｍ］．北京：人　民交通出版社，２００７．　［２］任伟中，金亚兵，冯光平，等．滑（边）坡稳定性评估探讨［Ｊ］．岩　土力学，２０１０（７）．　［３】ＧＢ　５０３３０—２００２，建筑边坡工程技术规范［ｓ］．　［４］曾铃，蒋中明，付宏渊．边坡潜在滑动面抗剪强度参数反演研　究［Ｊ］．中外公路，２０１１（２）．　［５］童志怡．岩质边坡滑动面力学参数的取值理论和方法研究［Ｄ］．　北京：中国科学院研究生院。２００９．　［６］郑明新．论滑带土强度特征及强度参数的反算法［Ｊ］．岩土力学，　２００３（４）．