基于多目标优化的校园停车功能泊位规划

□叶奕辰 钱文雯 杜牧青

（河海大学土木与交通学院 江苏 南京 210098）

基于多目标优化的校园停车功能泊位规划

□叶奕辰 钱文雯 杜牧青

（河海大学土木与交通学院 江苏 南京 210098）

大学校园的停车设施需同时服务于高校教师、部分学生以及社会车辆，停车需求大、矛盾突出。因为落后的规划与管理，所以产生了泊位紧缺、车辆随意停放等问题，进而影响校园环境的整洁和文明。本文将通过理论与实践相结合的方法，在设计并实施一系列调查后，构建了泊位功能划分模型，对校园内部停车泊位作出必要的功能划分，从而有效地利用现有的停车资源、提高校园停车利用效率和改善停车环境，达到停车供需平衡,优先服务校园内部师生并适当对社会车辆提供服务的目的。

停车管理；校园停车；功能泊位

近年来，随着国民经济的快速发展和收入水平的逐步提高，私家车保有量迅速增长，城市停车问题逐渐引起大家关注。我国多数城市停车问题突出，究其原因，一是城市建设早期不存在停车不足问题，二是规划者缺乏长远考虑，对快速机动化所带来的影响估计不足。

同样，大学校园也存在“停车难”问题。因教师群体私家车拥有量快速增长，同时学校作为教育研究机构需为众多来访者提供停车设施，故停车需求量大。此外，校园道路狭窄，可停车空间小，加上缺乏科学的管理手段，泊位不仅紧缺，违规停车情况也非常严重，急需一个方案解决这一难题。

针对这一难题，国内学者万重杰、许景飞建立变系数线性规划模型进行解决[1];徐小丹、陈峻运用共享策略的双层规划模型实现停车的供需平衡[2];马亮、马健霄、颜桃为提出分区规划治理的思想[3]。虽然不同学者从不同角度运用不同方法对问题作出创造性的解决，但均未从不同服务人群的需求这个角度进行考虑。区别于社会停车，校园停车对停车位的要求有周转率高和优先服务教职工的特点，基于这一不同，本项目以河海大学清凉山校区为例，通过理论与实践相结合的方法，设计并实施一系列调查后，提出功能泊位划分方案，确定各类车辆的数目及位置，节省校内停车资源。

1 泊位功能的提出

影响停车需求的因素有很多，主要包括工作岗位数、机动车保有量和结构、停车管理政策等。然而，这些因素中，大部分都是从停车行为的外部环境来进行考虑的，实际上，对于需求起决定性的因素往往来自于停车行为的内在特性。

目前对停车配建的研究基本上仍是围绕着本客体均衡论的方法来展开的。这种方式的缺陷在于，没有讨论设施内在特性对停车需求的支配作用，一旦交通环境发生变化，便无法适应随之而来的需求变化，如果要使设施的停车配置能够承受交通环境的某种变化范围时，比较有效的办法就是采用本体论方法来提高这方面的内稳性[4]。因此，在对建筑物停车配建进行研究时，在对外部环境考虑的同时更要对内在特性进行重点分析，本文重点研究泊位功能对停车需求的影响。

不同出行目的会造成对停车泊位需求的差异，这种不同泊位对应的需求差异就是泊位功能。不同的泊位功能实际上对应着不同的停车需求本质。按照服务群体来说 ,可以分为对内和对外服务功能。一般而言，上班、上学等刚性出行的停车需求稳定。笔者对河海大学的教职工、学生以及来访者（调查人数为148）进行了停车意向调查，如表1所示。

表1 校园停车意向调查单位：人

由表1可知，学校停车不合理的根本原因，是内部服务与外部服务存在明显的矛盾，即校内多数车辆为外来车辆，校内人员停车需求明显不足，以致多数教职工采取乱停乱放的行为，使校园停车满意度降低。因此，对泊位功能进行划分，首先满足校园内部的停车需求可以更好地响应不同建筑的停车需求特性，从而增加停车的适应性与内稳性。

2 泊位功能划分模型

基于上述的调查分析，为满足校园内部的停车需求，建立如下的泊位功能划分模型。

假设有k类不同的人员，变量定义如下：

Z——现有停车位总数

Ni——第i类人员的停车需求量，其中i=1,2,…,k

wi——第i类人员的服务权重系数，其中i=1,2,…,k。

Ci——第i类停车泊位数量，其中i=1,2,…,k

αi——第i类停车泊位的周转率，αi=Si/Ci，其中i=1,2,…,k，Si为调查期第i类人员的实际停车量

△Ci——第i类泊位的缺少量，即需求与供给的差，△Ci=αiNi-Ci，其中 i=1,2,…,k

yi——第i类泊位的闲置数量，，其中i=1,2,…,k

可得模型如下：

关于模型的目标函数，是根据调查得到的供需关系进行选取的。当调查得到的需求量小于供给量，则说明供过于求，此时多出来的泊位没有被利用到，造成资源的浪费，因此选Min∑iyi作为目标函数，让闲置的泊位尽可能少，提高资源的利用率；当调查得到的需求量大于或等于供给量，则某一类人群或某几类人群的需求得不到或刚好得到满足，所以目标函数采用Min∑iwi△Ci，应让泊位缺少量尽可能小，尽可能让多的人可以停车。对于wi,主要是区别不同人群的服务水平，本文采用层次分析法进行求解[5]。对于约束条件，第i类停车泊位数量Ci，应为大于等于0的整数，且总和应少于现有停车位总数。此外，该优化模型属于线性规划模型，因为约束矩阵的秩小于等于约束变量的个数，所以该模型是有解的[6]。因此，在获取调查数据的基础上，配合专门的数学求解软件，即可确定不同类型的泊位数目。

3 案例分析

以河海大学清凉山校区土木楼前停车场为例，在停车调查中，运用车辆间歇式调查法进行调研，对河海大学西康校区内的科学馆楼前路外停车场进行了包括以下三个方面在内的调查：停车设施供应调查、车辆停放实况调查和停车者意向调查[7]。结合停车设施供应调查和车辆停放实况调查所获数据，可得表2。

表2 停车者意向调查结果表

由表2可知，科学馆门前的停车场仅有15个停车位，车位布置方式如图1所示，供给远远不能满足需求，存在严重的车位不足、乱停乱放现象。具体来看，问题集中表现为:停车容量不足;停车标志标线设置不明显;车位划分不合理;校内停车管理不严等。故有必要对当前停车环境做出改善，并运用泊位功能划分模型重新进行设计。重新设计的车位布置方式如图2所示。

图1 停车场泊位现状图

图2 停车场泊位设计图

由于只有教职工和来宾，采用层次分析法求解对应服务权重，得到的结果如下表3。

表3 服务权重结果表

图3 停车场泊位分配图

按照上述数据和模型输入Lingo，得到应给教职工安排37个车位，给来宾安排4个车位的结果。并由此得到图3的停车场泊位分配图。

4 方案评价

对于改善之后的设计方案应作出评价，采用以下评价指标[8]进行评价。

(1)停车能力(辆);(2)泊位周转率;(3)平均停车时间(小时);(4)停车场利用率(%);(5)平均停车集中指数;(6)教职工需求满足百分比(%)

通过调查以及分析，可得到表4。

表4 停车评价数据表

从停车泊位的数量前后调整来看，由表4知，停车能力现为15辆，而停车需求量为73辆，说明停车供给与停车需求差距悬殊；扩充后，停车能力可达41辆，停车供给增多，明显缓解停车难的问题。对于平均停车时间和停车场利用率，二者前后差别不大，但泊位周转率明显发生变化。泊位周转率现为1.00，说明调查期间内，调查区域的停车泊位利用率相对较低，一是反映出车辆长期停放的现象，二是反映出当前停车泊位使用不合理的情况；改善后的泊位周转率为1.56，每个车位的利用率明显得到提高，能够适应人们的停车需求。对于高峰小时停车集中指数，现为4.71，相较于一般水平明显偏高，侧面论证车位数不足而停车需求过高的不平衡关系，要解决该问题，一要对现有车位进行改造，二需加强校内停车秩序管理；改善后的平均停车集中指数为3.24，拥挤程度明显降低，明显缓解停车不足问题。

从泊位功能划分实施效果来看，对于教职工群体，现状只有31.30%的需求能得到满足，因无进行泊位功能划分，加上来宾占用多数停车位，使相当一部分教职工因车位被占而乱停乱放；经泊位功能划分后，教职工群体有88.04%的需求能得到满足，因限制来宾占用车位，使教职工有位可停，从而减少乱停乱放的现象，提升了教职工对停车场的满意度，实现了先服务教职工，后服务来宾的目标。结束语

本文以优先满足教职工需求为优化依据进行泊位功能划分，为校园停车现状提供一套规范准则。综合考虑教职工车辆和社会车辆的停车需求和停车时长，结合学校内外建筑物及交通运行情况来制定方案，能在用地空间少，停车场改动小，管理制度实施力度小的情况下，有效地优化校园停车位，大大提高校园停车效率。

本文以河海大学清凉山校区为例，首先对停车设施及需求进行调查，在此基础上对泊位作必要的功能划分，这将有效改善校园的停车现状，减少停车时间浪费和不文明现象的出现。在已有的校园内停车设施上进行微调，分配停车功能标识，以相应的校园停车管理规定相辅，可快速高效地投入应用，达到停车状况的理想状态。

[1]万重杰,许景飞.校园停车政策的数学模型[J].工程数学学报,2003,20(8):31-34.

[2]徐小丹,陈峻.基于动态停车泊位共享策略的双层规划模型[D].南京:东南大学，2015.

[3]马亮、马健霄、颜桃为.大学校园停车规划与管理研究[J].现代交通技术,2011,8(1):76-79.

[4]李林波,王曼,董治,吴兵.基于泊位功能和区位条件的停车配建方法[J].中国公路学报,2010,23(1):112-115.

[5]许树柏.层次分析法原理[M].天津：天津大学出版社,1988.

[6]俞昊东.线性规划解的存在性判别[J].新乡学院学报:自然科学版,2010,27(3):2-6.

[7]王炜，过秀成.交通工程学[M].南京：东南大学出版社，2003.7：128～129.

[8]张秀媛，董苏华，蔡华民，李秀敏.城市停车规划与管理[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.2：17～22.

1004-7026（2017）14-0074-03

TP18

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.14.049

叶奕辰（1995-），男，广东肇庆人，本科生，主要研究方向为交通运输规划与管理。

钱文雯（1996-），女，江苏盐城人，本科生，主要研究方向为交通运输规划与管理。

杜牧青，讲师，主要研究方向：交通运输规划与管理。