城市通勤出行停车管理技术政策研究

张秀媛，Haghani，霍莹祺

（1.北京交通大学 交通运输学院，北京 100044；2.Department of Civil＆ Environmental Engineering of University of Maryland,College Park,MD 20742，USA；3.中国人民大学 财政金融学院，北京100872）

1 引 言

我国城市的社会经济发展水平提高，机动车保有量和使用量增加，尤其是城市居民通勤出行机动化比例较大，如何合理引导居民通勤的多种交通出行方式选择，优化道路交通资源利用率是当前中国大城市交通需求管理的关键内容，本文重点分析通勤出行者交通方式选择的现状、多模式选择的需求和基本条件[1]，运用停车需求管理措施和政策调节城市交通拥堵.

国内外中心区停车相关研究较多，停车需求理论方法主要有：白玉等[2]分析了交通OD量与路网容量对停车需求的影响，以区域路网总容量及路网服务水平为约束，提出了一种基于路网容量的停车需求预测方法[3，4]；邵亚明等[5]在停车生成率预测模型的基础上，通过多元线性回归确定各区域不同类型用地间相互作用后的停车动态生成率，利用道路交通量对其进行扩展，建立用地与交通影响分析模型.吴世江等[6]对交通出行方式离散选择模型的效用随机项结构展开研究.李伟通过北京市小汽车出行停车行为调查分析，得到停车价格等因素的关注程度[7].

城市上班和上学通勤出行是一种刚性出行.北京市OD相关数据统计表明，这种刚性出行约占57.7%.通勤小汽车出行方式选择影响因素中，行程时间、停车费率、停车时长、支付方式、燃油费、到达区域、收入等对出行者选择交通方式有较大的影响[8，9].通过分析通勤小汽车出行者中到达区域（中心区，四环以内）停车费率差异、泊位资源紧张情况，构建不同OD空间下通勤出行者多种交通方式选择的技术条件和交通管理政策措施.

2 居民出行方式选择意愿调查

居民出行方式选择与出行空间有关，本文将城市空间划分为中心区和中心区外围.以北京市为例，将四环内作为中心区，四环外称为中心区外围.

2.1 居民通勤出行意愿调查分析

把居民通勤出行按照空间划分为中心区内部、中心区与中心区外围之间出行.北京市中心区外到达中心区（四环内）的出行者，主要有公共交通、小汽车和停车换乘，即三种主要选择方式.从四环外到中心区的出行者，尤其在停车换乘点采用低费率或者免费停车的方式更能吸引小汽车出行者.在中心区也可以采用提高停车费率来限制其进入中心区.另外考虑的因素则是行程时间变化，如果与小汽车出行的时间相差较大，停车换乘的吸引力也会受到影响.选择影响因素分析如表1所示.

表1 中心区外居民通勤出行的方式选择因素及模型Table 1 The outside of central area residents commute travel mode choice factor and model

效用函数的构成：

根据出行者的现状特性变量值或者SP调查得到的变量值标定参数θ.利用TransCAD软件进行计算，通过t检验得到θ的标定值，各种交通方式的选择概率和效用函数运用多项Logit模型计算.

对于中心区内的出行者，其主要的交通方式是公共交通和小汽车，其效用函数所选的特性变量只是缺少停车换乘变量.对于出发地为四环以内，到达地为四环以外的出行者，与第一类选择的特性变量相同.停车费用在其出行广义费用中不是主要因素.因此，可以选择行程时间、费用、步行时间、出行距离作为特性变量，利用相关软件进行计算.

2.2 调查问卷设计分析

调查问卷内容包括停车价格设定为居民出行方式选择的主要影响因素，并按到达区域分类.主要目的是为了分析区域停车收费差别政策，首先将按照二环以内、二环～四环、四环外设置3个级别停车费率等级，分析效用函数的变化和三种收费等级下出发地及到达地均为四环以内方式分担率的变化.根据交通需求管理政策变化进行的意愿调查如表2所示，主要考虑中心区采用不同等级的提高停车收费标准或者公交出行时间等级不同的条件下对未来出行方式选择概率的影响.停车收费标准为每小时5元、8元、10元和15元分别计算，比较不同等级下选择概率的变化[13].

表2 公共交通出行选择SP调查表Table2 Public transport choice SP survey

调查问卷中，除了第一部分使用的RP数据外，还有根据政策变化而进行的意愿调查.主要考虑中心区停车收费标准提高不同的等级或者公交出行时间等级不同的条件下对未来出行方式选择概率的影响.

选择TransCAD软件进行计算.

①行程时间与停车费用的组合.对于通勤出行，驾驶小汽车的出行者不仅要考虑路上花费的时间，而且要考虑由于一天的停车时间较长，停车费用将占很大比重.

②行程时间、停车费用和燃油费用的组合.燃油费用也是出行者费用中的一个重要组成部分，因此，输出结果后主要分析燃油费和停车费提高后对选择概率的影响.

③停车费用、行程时间和支付方式的组合.对于通勤者而言，停车费用可分为自费支付和公费支付.

④从出行的方便性出发，主要考虑行程时间和步行时间（距离折合）的组合.

根据受访者不同的出行起点（市内或者市外）及不同出行方式下的实际出行时间和出行费用来划定以上三个特征变量的层次，调查设计包括特征水平的所有可能组合并提供相应的值.

2.3 调查样本特征分析

在北京市中心区由于通勤出行的停车一半以上是免费的，早高峰停车价格对通勤小汽车出行者交通方式选择影响，随机抽样调查了1 039个样本量，获得如下基本信息，对于每小时停车价格调整为8元/h，10元/h，15元/h，20元/h，中心区内居民和中心区外居民通勤出行选择多种交通方式的比例关系如图1所示，可见通勤小汽车出行者对停车价格的敏感程度较低.

图1 对中心区停车价格的敏感性反应图Fig.1 The center area parking price sensitivity reaction diagram

抽样调查的人群总体特点为出行距离在20公里以上的人数占18.28%，10-20公里的占37.63%，其余为44.09%；出行时间30分钟以上的为40.14%，出行时间为30分钟以下的占59.86%；燃油费加上停车费小于15元的在小汽车出行成本占52.61%.调查中通勤者对公共交通服务水平改善有一定的需求.

3 中心区停车级差收费与通勤出行方式选择双层规划模型

本文以北京市为例，借助于大城市中心区早高峰时段通勤小汽车出行方式选择意愿调查，构建中心区停车级差收费与通勤出行方式选择双层规划模型，目的是规范中心区停车收费和停车行为.

基本假设：采用中心区分区域和一类地区首小时2元/15 min累进收费，后续2.5元/15 min累进停车收费，并在中心区外围的大型公共交通站点建设P+R停车换乘设施，鼓励居民通勤的多种交通方式选择.

3.1 模型基本假设

驾车者选择某一停车设施希望能够产生最大广义效用值（即吸引度）.驾车者选择停车设施的广义效用分为三个部分，即：①从起点到停车设施的驾驶效用；②停车费用效用；③从停车设施到目的地的交通方式效用.在实际问题中，驾车者的停车决策过程受到众多因素的影响，因此，其效用值无法被直接观测出来，很难预先估计，具有随机性[10-12].

假设驾车者从起点o出发选择停车设施的方案集合为K，其中选择停车设施k的广义效用表示为Uok.根据随机效用理论，Uok为概率变量，可以分为两部分：一部分是可测的确定性效用（固定项）Vok，另一部分是不可测的随机效用（概率项）τk，并假设它们呈线性关系，则Uok可以表示为

式中 Vok为驾车者从起点o出发选择停车设施k的确定性效用；μok表示驾车者从起点o到停车设施k的路网行驶时间；pk表示停车设施k的停车费用；tk表示等待换乘其他交通工具的时间、从停车设施到目的地的接续方式时间；wkd表示驾车者从停车设施k到目的地d的步行时间；θ，κ和γ为参数；τk为由驾车者的选择行为产生的随机效用.根据效用最大化原则，停车设施k被选择的概率就是其效用在所有可选停车设施中为最大的概率，即

假定随机误差项τk互相独立并且服从双指数分布（Gumbel Distribution），则从起点o出发的驾车者选择停车设施k的概率可以用ML(Multinomial Logit）形式表示.

用qo表示从o出发的总的交通需求，qok表示其中选择停车设施k的交通流量，满足qok=Pok∙qo，用表示从起点o到停车设施k的第m条路径上的流量，则路径流量和停车流量应满足如下流量守衡约束：

式中 xa表示路段a上的流量；表示网络中路段与路径之间的相关系数，如果路段a在从o到k之间第m条路径上，则其取值为1，否则为0.

设za为路段a上的行驶阻抗，则它为路段流量xa的单调递增函数，其关系采用如下BPR形式表示：

根据用户平衡原则，则有

3.2 城市通勤出行停车客流分配模型

通勤出行停车影响因素主要为在途时间、停车费用、停放车辆后到达目的地的时间、方便程度等.根据前面的分析，停车费用与停车流量之间存在着一定的映射关系，在城市不同区域差异化停车费用调解下构建停车资源利用率最大化模型的双层规划模型（Bi-Level programming）.即：下层规划是驾车者基于自身需要对停车设施的选择过程，是满足用户平衡的城市停车流量分配问题；而上层规划是制定合理的停车费用，实现停车资源利用率空间分布最大化目标的过程.当两个过程相互作用的结果达到某一平衡点，即双层规划问题取得最优解时，则驾车者和决策者的利益同时得到了满足.

城市停车流量分配过程与出行时段和出行目的有关.于是，通勤出行者在不同时段、不同类型停车设施之间分配的模型（下层模型）为

式中 Ck表示停车设施k的停车能力；表示驾车者所能接受的最高停车费用；表示停车费用和停车流量之间的映射函数，由下层规划（L）得出.约束条件（10b）表示在任意时段、任意类型停车设施，其停车费用不超过驾车者所能接受的最高费用；约束条件（10c）表示确定停车费用后，各类停车设施的停车泊位利用率规定的目标范围.

3.3 案例分析

本文结合城市外围地区早高峰进入城市中心区通勤小汽车客流与地铁线形成的停车换乘为例，分析城市中心区停车价格调整的效果.交通方式有小汽车，公交车，地铁三种出行方式.为了方便探讨与分析，本算例中将网络中的停车设施简化为两类，即P+R停车场和中心区或目的地停车场Pk=Pd.

（1）数据及参数设定.

根据两类停车设施的特点，做如下假定：停车场距离目的地较近时，接续方式时间为5分钟.两个停车场的停车位供给能力均为3 000.在本算例中，为便于分析，重点分析早高峰时段通勤出行客流从o出发的停车需求为3 000辆，公式中的参数取κ=1，γ=1.

（2）结果分析.

通过对已知数据进行计算分析，得到公交服务水平改善明显、中心区停车费用调整条件下，小汽车通勤出行转移比例结果，出行方式转移情况如图2所示.

图2 中心区停车费用调整下，公共交通服务水平改善后通勤出行方式转移Fig.2 The commuter travel mode shift under center area parking fare adjustment,public transport services improved

模型计算结果表明：小汽车通勤出行方式转移与停车费用支付密切相关，当公交服务水平改善明显时，每日支付35元出行停车费则有20%的出行者转向P+R停车换乘，40%转向公共交通出行；当公交服务水平改善不明显时，每日支付55元出行停车费则有20%的出行者转向P+R停车换乘，40%转向公共交通出行.

总之，停车费用对于通勤出行和商务办公访客驾车出行影响较大，敏感性较高.因此，制定停车收费合理的取值范围，通过对停车选择行为的影响，引导公共交通出行.可以分阶段加以推进，扩大P+R换乘停车场的使用.

4 研究结论

通过构建通勤出行双层规划模型，给出了通勤小汽车出行者意愿调查和级差停车价格互动关系，分析了理性和多样性通勤出行方式选择的可能性和停车需求管理技术措施，停车位的费用、停车可能性和公共交通便利性是通勤出行者多种交通方式选择的主要影响因素.对于通勤小汽车出行需求管理建议如下：

（1）方便停车和提高收费符合公平交易原则.在同一停车目的条件下，停车越方便，所需要支付的停车费用应越高，这样有利于充分利用有限的停车资源.

（2）出行者的方式选择受停车可能性的影响.在换乘停车场和公交站点，增加停车位等于鼓励出行者增加多种交通方式选择到达工作地点，减少对驾驶车辆的依赖、交通拥挤和空气污染.

（3）对于小汽车合乘和货车合用提供优先的停车，能有效地增加小汽车合乘和机动车的占用率，特别是在停车位有限的高密度商务地区.收费结构和停车限制也是鼓励汽车合乘的有效措施.

总之，中心区停车主要采用差别和累进费率原则.差别费率原则，即停车收费要根据不同地区、不同路段、不同时间，采取差别费率，从而引导停车供求，调节交通流量.累进费率原则，即在停车供求矛盾较大的地区和路段，在一定的时间内(如停车高峰期)采取累进收费办法，加快停车设施的周转，优化停车资源使用效率.

本文通过北京市停车换乘等资源调查，验证理论分析结果，为城市交通需求技术政策分析提供参考.

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