停车场建设规模对道路通行能力影响的分析

唐伯明，王卫军，刘唐志，曾 超

(1. 重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074；2. 重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074)

停车场建设规模对道路通行能力影响的分析

唐伯明1，王卫军1，刘唐志2，曾 超1

(1. 重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074；2. 重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074)

根据不同性质停车场进出车流规律的实际统计数据，建立了停车场高峰小时进出车流量模型；再基于交通流理论，分析了停车场出入口两种交通组织形式下进出车流对相连道路车流的影响；分别对两种进出车流影响下的道路通行能力进行了计算，得出了停车场建设规模与建成后道路通行能力的关系；运用VISSIM仿真软件对两种出入口交通组织形式进行了可视化仿真分析和仿真数据统计，验证了停车场建设规模与其对道路通行能力影响的相关性。研究表明：停车场选址、建设规模和出入口交通组织等必须考虑对道路通行能力的影响，确保城市道路交通顺畅。

交通工程；停车场规模；选址规划；通行能力；VISSIM仿真

随着停车难问题日渐凸显，大规模新建停车场已成为我国各大城市解决停车问题的重要手段。停车位的增加，能在一定程度上缓解城市停车的紧张局势，但同时也会诱增相连道路的交通量，给城市道路增添新的交通拥堵。某些特殊路段，因高峰期间等待入库的车辆排队过长而导致的相连道路出现严重堵塞现象时有发生，严重影响着城市道路车辆的通行效率。这主要是因为停车场选址、建设规模及出入口交通组织设计没有充分考虑相连道路的通行能力，投资方盲目追求泊位数量最大化，导致停车场进出车流量远超相连道路的抗干扰能力，对道路的通行能力造成极大影响。

目前国内学者对于停车场的研究大多集中在停车场选址规划、停车场管理、出入口设计、车位诱导等方面。比如：刘松[1]针对目前停车资源紧缺现状，提出了基于泊位共享的停车场选址方法；候维岩等[2]提出了基于地磁传感器和无线通信技术的智能化车位管理系统，有效提高了停车场的管理效率；陈峻等[3]和郭彦云等[4]分别对出入口的车道长度及位置进行了研究，以此减少对道路车流的影响；李少帅等[5]对高架桥下停车场的设置方法进行了探讨，并分析了其对道路交通的影响。但是，停车场建设规模对道路通行能力的影响研究还相对较少，笔者着重分析了不同的停车场建设规模、出入口交通组织方式对道路交通的影响程度。

1 停车场出入口交通组织方式

停车场出入口作为城市动态交通与静态交通结合的关键部位，交通组织的重要性显得尤为突出。不同的出入口交通组织设计对相连道路的交通影响形式也会不同，影响程度也各有差异。通过调查，现有的停车场出入口交通组织形式主要分为右进右出和左进左出两种，对其分析可以参照无信号交叉口交通节点的研究[6-9]。

1.1 右进右出交通分析

右进右出的交通组织方式对相连道路的交通影响较小，常作为交通流量较大或等级较高道路的外部停车场出入口交通组织设计形式，具体如图1。这种方式只存在着入库分流车流和出库合流车流这两股干扰车流。

图1 右进右出Fig.1 Right in and right out

由图1可知，分流车流①表示相连道路上需要右转进入停车场的车辆，其在进入停车场之前会有一个减速或停车等待的过程，分流处就形成了一个交通瓶颈，后方直行车辆必须减速或变道，降低了直行车辆的通行效率。合流车流②在汇入相连道路车流时，受优先等级规则所限，需要等主路车流出现可接受临界间隙时，才能汇入，这势必会减少相连道路车流的通行时间。实际情况下，有的车辆不按规则强行汇入，迫使主路车辆减速或变道，同时由于合流车流的速度低于道路车流的行驶速度，最终也会降低相连道路的通行能力。

1.2 左进左出交通分析

左进左出的交通组织方式对相连道路的交通影响较大，采用这种交通组织设计的停车场出入口常设置在交通流量较小或等级较低的道路上，具体如图2。这种方式存在着四股干扰车流，且其中两股需要穿过相连道路上正常行驶的车流，对道路通行能力影响较大。

图2 左进左出Fig.2 Left in and left out

由图2可知，分流车流①及合流车流②对相连道路交通的影响与右进右出的交通组织形式影响相似。分流车流③及合流车流④，在进行分合流过程中对相连道路的通行效率影响相对较大。车流③在左转进入停车场时首先会有减速或停车等待的过程，会对相连道路上的车流B造成一定的阻碍，而在左转的过程中，需利用车流A的可接受临界间隙进行穿越，这又会影响主路车流A的正常通行，形成交通瓶颈。而车流④则首先是要穿过车流A，降低了车流A的正常通行效率，然后又要等待车流B的临界间隙才能成功汇入，进而又对车流B产生影响。由此可见：左进左出的停车场出入口交通组织方式对相连道路的通行影响较大。

2 高峰小时出入车流量分析

停车场的高峰小时进出车流量是指在停取车高峰期每小时驶入或驶出停车场的车辆数。其主要受车库周边用地性质、土地开发利用程度、设施规模等的影响。周边用地性质和土地开发程度就决定了车库的使用性质，而停车设施的规模则对其产生基础性影响。因此笔者拟采用停车设施规模和使用性质这两大因素对高峰小时进出流量进行量化分析。

2.1 停车场规模

停车场的规模主要用泊位数量P表示，根据泊位数量不同可以把停车场分为不同等级。按照我国JGJ 100—2015《车库建筑设计规范》[10]停车规范，把停车场分为小型、中型、大型和特大型等4个等级，详见表1。

表1 停车场规模等级划分Table 1 The grading table of parking scale

2.2 停车场性质

停车场的性质是指停车场的使用性质，根据其使用性质的不同将停车场分为商业区停车场、医院停车场、住宅区停车场、商务区停车场等。不同性质停车场的泊位使用率和车位周转率存在显著差异。根据对重庆市21个停车场，近十万个停车位调研数据显示，医院及商业区停车场的使用率及周转率都非常高，而住宅区和商务区停车场周转率则相对较低，详见表2。

表2 不同性质停车场的泊位使用率及车位周转率Table 2 Berth utilization and turnover of parking spaces in different types of parking

(续表2)

停车场性质泊位使用率α车位周转率μ商业区停车场0.90～0.955～6商务区停车场0.90～0.952～3住宅区停车场0.85～0.951～2

2.3 高峰小时进出车流量计算

高峰小时进出车流量可以通过停车场的规模和性质推算而来，停车场规模大小是基础性因素，停车场的使用性质则是约束因子。

因此，第i个出入口高峰小时进出车流量为：

QHi=λ×P×α×μ×θ

(1)

或QHi=P×αH×μH×θ

(2)

式中：QHi为第i号出入口的高峰小时进出车流量；λ为高峰小时流量换算系数，通常λ=0.15～0.20；P为停车场泊位数；α为泊位使用率；μ为车位周转率；αH为高峰小时泊位使用率；μH为高峰小时车位周转率；θ为各出入口的分流系数的集合[11]。

θ由式(3)～式(5)确定：

θ=(β1,β2, …,βi)

(3)

(4)

(5)

式中：βi为出入口i的分担比例；γij为出入口i与离小区j的距离和服务水平相关的权重系数值；aj为小区j停车发生量占与停车场相关所有小区停车发生量的比例；Li为出入口i处与道路服务水平相关的权重系数值；σij为出入口i离小区j质心的距离。

3 进出车流对通行能力定量计算

3.1 右进右出形式

右进右出形式对道路通行能力的影响是分流车流①及合流车流②共同作用的结果，计算道路通行能力时也应对其进行综合考虑。一般车流①的高峰流量出现在早晨上班期间，而车流②的高峰流量出现在傍晚下班期间，所以这种形式对道路通行能力的影响在时空上呈分离状态。

相连道路通行能力由式(6)～式(12)计算。

CR=Min(C1,C2)

(6)

C1=SA(m-1+fR)

(7)

fR=100/[100+R(ER-1)]

(8)

R=QHi/(Q单+QHi)

(9)

(10)

C2=SA(m-1+ε2)

(11)

(12)

式中：CR为右进右出交通组织下道路的通行能力；C1为车流①影响下的道路通行能力[12]；C2为车流②影响下的道路通行能力；SA为原道路单车道饱和流率；m为车道数；fR为右转修正系数；R为右转车比例；ER为右转车换算系数；Q单为道路单车道流量；l为车辆长度，通常取5m；τ为转弯角度；h为标准饱和车头时距，通常h=2.5m；u为横向力系数，通常u=0.18；ε2为道路最外侧车流的通行时间与总时间的比值；V主为主路的平均车速；V支为停车场驶出车流的平均车速。

3.2 左进左出形式

左进左出交通组织形式下的道路通行能力受车流①②③④的共同作用。直观地可以看出，车流③④因需要穿过主路车流A，所以对道路通行能力的影响较大，车流①②则对道路通行能力的影响相对较小。依实际通行规则及早晚高峰情况分析得，车流①③会在早高峰期出现入库高峰，而车流②④则在晚高峰期出现出库高峰。前面计算得到的QHi为同一出入口的高峰小时出库或进库总流量，因而车流①③和②④的实际流量为QHi乘以系数ω(ω为各车流分布不均衡系数，通常ω=0.4～0.6)。

左进左出交通组织下道路通行能力计算得：

CL=Min(C1,3, C2,4)

(13)

C1,3=SA(m-1) ε3+Min(SAfR, SAε3)

(14)

C2,4=SA(m-1) ε4+SAε2

(15)

式中：CL为左进左出交通组织下道路的通行能力；C1,3为车流①③影响下道路的通行能力；C2,4为车流②④影响下道路的通行能力；ε3,4求法与ε2类似，但其QHi值需乘以不均衡系数ω。

4 VISSIM仿真实验及分析

4.1 仿真实验

在VISSIM中建立道路路网模型，本次仿真实验中采用双向4车道路段，具体如图3。

图3 仿真模型Fig.3 Simulation model

实验仿真环境为：路段全长1 km；主路车速为50～60 km/h；停车场出入口设置在道路500 m处；另外考虑到进、出车辆速度差异化，进库车辆速度取5～10 km/h，出库车辆取10～15 km/h；跟车模型采用Wiedemann74模型；其它参数采用默认值。

4.2 仿真结果及数据分析

右进右出和左进左出两种交通组织设计方式下仿真及计算结果如表3(部分)。

表3 交通组织设计下车流入库仿真结果(部分)Table 3 The simulation results of vehicle storage under the organization design(section)

根据表3结果，其数据处理如图4。

图4 主路车辆平均延误时间及速度Fig.4 The average delay time and speed of main-road vehicles

由图4(a)中可以看出，主路车辆的平均延误时间随着停车场规模的增大而增长。且随着停车场规模的增大，车辆的平均延误呈指数式增长。

由图4(b)可以看出，主路车辆的行驶速度随着停车场规模的增大而不断减小。当停车场规模超过500泊位数时，主路车辆的行驶速度急剧下降。

在主路交通流为500 pcu/h的条件下，停车场规模对道路通行能力的影响关系如图5。

图5 道路通行能力与停车场规模关系Fig.5 The relationship of road capacity and parking lot size

由图5可知：①停车场规模较小时(P≤500泊位数)，两种出入口交通组织设计均满足设计要求，对相连道路的通行能力影响较小。当停车场规模P>800泊位数时，则建议使用右进右出交通组织设计(至少高峰期使用)，以减少对相连道路通行能力的影响。②出库车辆如果严格按照主路优先的通行规则，其对主路车流的影响(延误、速度、停车次数)几乎可以忽略，所以应严格禁止出库车辆随意穿插，保证主路车辆正常通行。

5 结 论

停车场作为城市动、静交通结合的关键部分，对其研究具有一定的必要性。根据道路的通行能力大小来对停车场进行选址及选型，并选着合理的进出口交通组织形式，可以有效减少城市道路的新增交通拥堵情况。具体研究结论如下：

1)根据停车场建设规模大小及性质，文章提出了一种停车场交通生成量的预测模型，可以对停车场建成后的交通生成量进行有效预测。

2)分析了停车场两种进出口交通组织设计方式对相连道路车流的影响，提出了对道路通行能力影响的计算模型，可以为停车场的选址、规模大小提供依据。

3)通过VISSIM仿真平台对停车场建成后道路系统的运行状况进行了仿真分析，结果表明：停车场建设规模对主路的通行能力、车速及延误有着较大影响。

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Analysis of Impact of Parking Construction Scale on Road Capacity

TANG Boming1，WANG Weijun1，LIU Tangzhi2，ZENG Chao1

(1. School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P.R. China;2. School of Traffic & Transportation, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P.R.China)

It is analyzed from the size and nature of the parking lot, with the actual statistical laws of the different nature of the parking lot and out of traffic, to establish the model of in and out of rush hour traffic. Then according to traffic flow theory, analyzing the influence of in and out of traffic under the two forms of organization of parking lot, and calculating the relationship between its size and road capacity after the parking lot constructed. Finally, the use of simulation software VISSIM to do a visual simulation analysis and simulation statistics of two entrances traffic organization form ,which verifies the correlation between the size of parking lot and road capacity. The result shows that parking siting, construction scale and entrances traffic organization must consider the impact on road capacity to ensure smooth traffic of city roads.

traffic engineering; parking lot scale; location planning; capacity; VISSIM simulation

10.3969/j.issn.1674-0696.2016.02.21

2015-01-09；

2015-12-07

国家自然科学基金项目(E080701)；重庆市市政科技计划基金项目(2013-11)；重庆市研究生科研创新项目(CYS15187)

唐伯明(1962—),男,江苏东台人,教授,博士(后),博士生导师，主要从事交通运输工程方面的研究。E-mail:tbm@neteasa.com。

王卫军(1991—),男,江苏东台人,硕士研究生,主要从事交通运输工程方面的研究。E-mail:172520736@qq.com。

U491.7+1

A

1674-0696(2016)02-100-05