PGIS 信息差异化显示模型

唐 川

(成都市规划设计研究院，四川成都 610081)

经过国内外众多城市的实践，PGIS被证明是降低道路无效交通流、缓解城市“停车难”的有效方法之一。PGIS通过信息发布子系统产生诱导作用，因此研究信息发布子系统是PGIS发展的途径。传统的PGIS模型在不同诱导标志板上显示相同信息，不能有效引导停车需求分布，停车场泊位利用率低，是一种消极的诱导方法。本文通过开发差异化显示模型，实现剩余泊位显示的差别化，让PGIS对寻停车辆产生主动、积极的诱导。

1 信息差异化显示模型

传统的信息显示方法是在所有诱导标志板上显示同样的泊位信息(同信息法)。驾驶员对信息的反应不一致，很难根据真实值准确预测到目的地后目标停车场的剩余泊位数。因此，容易导致车到停车场后没有停车位的情况发生，产生停车集聚现象，如果在高峰时段，更多的车将涌向热点停车场，停车需求的不平衡更加突出。因此对于同一停车场的停车信息，需要使不同位置的停车诱导标志板的显示有所差别。为调节停车需求分布，增加冷门停车场被选择的概率，本文开发了信息差异化显示模型。

1.1 适用条件

1)驾驶员相信停车诱导标志板发布的信息是准确的并接受诱导;2)车辆按照最短路线行驶，城市道路交通状况正常，并在统计周期(5 min～10 min)内基本保持稳定;3)具有有效手段采集城市道路路段和交叉口的基本交通参数，并通过数据挖掘、数据融合等方法，能够直接或间接的对行程时间进行计算;4)模型的研究对象是停车场饱和度，不考虑在停车场前排队的车辆;5)具有诱导范围内各目标停车场各时刻的历史运营数据;6)对于检测的各停车场各时刻的剩余泊位数按工作日、周末、特殊节假日等条件分类统计。

1.2 模型的构建

本模型以寻泊车辆到目标停车场的最短路径的行程时间为依据，对不同位置标志板所显示的目标停车场的饱和度进行预测。

设停车场j在t时刻的饱和度预测值为τj，t，停车场j的饱和度上限阈值为。则当 τj，t≥时，停车诱导标志板i对停车场j的剩余泊位显示为“满”;当0 ＜τj，t＜时，停车诱导标志板i显示“空”。具体约束如下:

其中，vi，j为布尔型数学开关变量，表示在停车诱导标志板i处显示的目的停车场在t时刻的预测状态。对于停车场饱和度阈值的确定，根据停车场停车设施紧张与否可以设定为不同的阈值。一般来说，在城市CBD等以商业为主要业态的区域，停车需求的吸引强，停车泊位周转率和饱和度较高，因此在正常情况下，阈值设置应稍低;而对于其他区域，周转率较低，停车场饱和度不高，因此可将阈值设置高一点。具体的阈值应该结合当地诱导小区的调查数据分析得到。

2 算例应用

为了验证信息差异化显示模型的有效性，本节将分别运用同信息法和信息差异化显示模型对同一实例进行计算。假设某市CBD分为4个诱导小区，每一个小区有一个停车场，其中停车场P2为热点停车场，P4为冷门停车场，V1～V4分别为该区域4个主要通道的停车量(见图1)。

为简化模拟过程，假设寻停车辆的最终驻车停车场与其在入口处选择的目标停车场一致。按照该假设，每一入口停车量Vi全部到达停车场P1～P4，如果寻停车辆到达目标停车场后没有可用泊位，则进入此4个停车场之外的停车场，造成停车量丢失。算例模拟时间取15个统计时段。停车场的选择概率Pij参照Logit模型，有:

其中，θ为待标定参数，θ越小表示车辆停放选择的非确定性越高［1］。由以往的经验和具体情况，取 θ=3.2［3］。Uij为车辆从停车诱导标志板所在位置i进入诱导小区k停车场j的停车阻抗，受行程时间和停车场泊位饱和度影响，满足:

其中，tijk为车辆从停车诱导标志板i到诱导小区k停车场j的行程时间，min;τjk为诱导小区 k 停车场 j的饱和度值，%;σt，στ分别为行程时间和停车场饱和度的权重，一般由调查得到，考虑行程时间和停车场泊位饱和度具有同等的作用，本文取σt=στ=0.5。算例停车容量见表1，一般情况下平均行程时间见表2，各停车场上周同一天同一时段饱和度见表3。

表1 算例停车容量 辆

表2 一般情况下平均行程时间 min

表3 各停车场上周同一天同一时段饱和度

3 模拟计算结果与分析

运用Matlab计算［4］，对传统的同信息法和本文信息差异化法进行模拟，并对未使用PGIS、使用同信息法PGIS诱导、使用差异化显示模型PGIS诱导三组数据进行对比分析。

3.1 整体停车效率分析

区域停车场的停车效率可以从停车场整体饱和度、饱和度达到0.85的停车场个数、饱和度达到0.85的时间三个方面进行分析。因为对于同一区域，相邻的两周停车需求分布特点基本相同，所以分析过程中未使用PGIS系统的情况引用上周该区域停车数据。

1)整体饱和度分析(见图2)。未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差异化显示模型PGIS三种情况下4个停车场累计新增停车分别为271辆，405辆，513辆。在模拟终刻，未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差异化显示模型PGIS的整体停车场饱和度分别为 0.7，0.83，0.94;饱和度最大与最小值差分别为0.5，0.22，0.05;饱和度标准差分别为 0.23，0.14，0.02。

图1 算例城区平面区位图

图2 停车场整体饱和度

因此相对于不使用PGIS，使用PGIS能够明显提高区域停车场的整体饱和度;在使用PGIS的情况下，相对于传统的同信息法，差异化显示模型对区域停车场的整体饱和度的提高效果更明显，停车需求分布更均匀。

2)饱和度达到0.85的停车场个数及达到该饱和度时的时间分析。未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差异化显示模型PGIS三种情况下4个停车场饱和度达到0.85的停车场个数分别为 1，2，4，所占比例相应为 25%，50%，100%(见图3)。

图3 饱和度达到0.85的停车场个数

未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差异化显示模型PGIS三种情况下4个停车场饱和度达到0.85的最早时间分别为t12，t5，t5时刻，平均时间分别为 t12，t9.5，t8.3时刻(见图4)。

图4 停车场饱和度达到0.85的时刻

可以看出，使用PGIS诱导系统可以提高区域内饱和度达到0.85停车场的比例，其所需时间更少。

3.2 对冷门停车场和热门停车场的影响分析

冷门停车场为P4，分析整个过程可以看出使用PGIS比不使用PGIS的停车场饱和度有所提高。在使用同信息法PGIS和信息差异化显示模型PGIS情况下，在t11～t12时刻两者饱和度相等，之后使用差异化显示模型PGIS所带来的停车量增长速率较同信息法大，并在模拟终刻其饱和度远远大于使用同信息法PGIS的饱和度(见图5)。

热门停车场为P2，分析其在三种情况下的饱和度曲线可以看出使用同信息法PGIS对热门停车场的饱和度几乎没有影响;在模拟终刻，三种情况饱和度均达到0.9以上，但使用差异化显示模型可以提前使热门停车场的饱和度达到0.9以上(见图6)。

图5 冷门停车场（P4）饱和度

图6 热门停车场（P2）饱和度

4 结论与展望

随着城市机动车保有量不断上升，城市停车问题日益严峻。因车辆寻找停车泊位而产生的无效巡游交通流客观上增加了城市交通的负担。本文运用Matlab模拟了城市区域停车过程，分别运用PGIS信息差异化显示模型和传统的同信息法进行计算，通过模拟分析得出:使用信息差异化显示模型可以主动、有效地调节停车需求分布，使每个停车场达到较高的饱和度且达到较高饱和度的时间提前;明显提高区域冷门停车场的使用效率和机动车停车的准确率，并未对热门停车场造成影响;从而减小城市道路上的无效交通流，提高城市交通运行效率。

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