金山立体停车楼智慧化管理应用与实现

郑言

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司）

金山立体停车楼智慧化管理应用与实现

郑言

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司）

论文以重庆市渝北区金山停车楼为主要研究对象，从该停车楼的建筑特点与智慧停车需求进行分析，利用排队论理论方法结合仿真建模工具，运用参数化设定方式，建立几种典型性车流量动态演示模型场景，检验车流组织与智能化设计该项目中真实运行效果。从获得的数据规律，得到停车楼进出口与室内交通组织动线可调整性的评价和指导依据，从而优化停车管理服务效率与运营管理模式。

停车楼；智能化；数据分析

1 引言

全面增速的城市化进程使国内一、二线城市的交通运营状况的问题日益突出，私家车数量的高速增长趋势，与相对欠缺的泊车位情况形成巨大差异和矛盾。重庆作为西部地区的特大经济中心城市，交通拥堵、停车困难成为近年来饱受诟病的静态交通问题。金山立体停车楼作为重庆市第一个单体专业立体停车楼，作为一个建立在山地上的城市来讲，与传统停车库相比，专用的立体停车楼具有明显的优势，既可以节约城市中心稀缺有限的占地面积，又可以规范化城市停车，因此，建设目标，运营方式，都具有十分重要的探索意义。

2 国内外停车场发展现状对比

我国停车场建设起步时间较晚，直至上世纪80年代初期才始于研发，专用的立体停车库建设更是处于初级规划和建设阶段。随着国内经济飞速发展，汽车保有量大幅提升，激发了市政规划部门建设与投资开发专用公共停车楼的动力。相较而言，国外的汽车工业较我国提早几十年进入高速发展阶段，尤其是西方发达国家的停车设施发展，更是健全地经历了四个阶段：路边停车阶段、路外地面停车场阶段、地下车库及地面多层停车楼阶段。丰富的建设经验与项目实例，拉开了我国停车相关设计、设施设备10a～20a的差距。

3 项目背景

本文的主要研究对象（图1中黑圈处）规划选址于东环商圈，位于宜家、麦德龙、西部奥特莱斯为核心的“奥宜麦”千亿级商圈内（图1中白圈）。

图1 项目规划选址区域图

作为重庆城市规划中首座新建单体立体停车楼，其目的在于缓解周边商业群楼因为车位较少造成的车行缓慢、停车困难等问题。本项目建筑面积约5.53万平方米，由地下三层与地上四层组成，可提供总计约1900个停车位。土建规划一层停车楼主要进出口层与商业售卖区、机械车库区，其余楼层为常规泊车位层。将项目负一层、一层作为研究对象。一层出入口（图2中1、2、3、4号位箭头为入口，5、6号位箭头为出口）与周边主干交通交汇情况如图2与表1：

图2 项目规划出入口位置图

由于项目加工区三路与加工区二路交接支路处于在建状态，因此，集中研究现阶段频繁使用的已建成出入口的车流量压力情况。

4 研究内容与方法

针对车辆进出口车辆动线，项目建设规划时有深入探讨，对一层停车楼出入口方位规划进行了缜密设计，但由于工作高峰时段、节假日车流量与普通时段区别较大，非预期过载车流量难免造成停车场出入口交通拥堵，继而降低车辆进出场效率，无法预测拥堵严重程度对周边商圈的正常运营带来何种影响，更没有合理的应对机制缓解上述问题。介于此，本文将运用排队论理论基础结合仿真建模工具——VISSIM的方法，研究建立图形化、参数化设置的动态模型。

VISSIM作为交通工程设计和城市规划方案的有效评价工具，大量运用于城市主干交通分析，对室内交通车流分析运用相对较少。笔者将利用软件模型中的车道设置、交通构成、交通信号等建立研究对象模型，并分别导入理论和运营数据，模拟可能出现的多种典型性场景。再利用随机服务系统理论，即排队论理论方法，选择合适的排队规则，选择相应的衡量停车场出入口效率的评价指标，得到排队长度（车队长度）等数据的统计规律后，从中获得改进服务系统的流线组织方法，即验证本项目出入口可变情况与内部动线调整的可能情况。

表1 停车楼车辆进出原设计情况列表

5 研究方法与理论基础

利用随机服务系统理论，即排队论，作为研究停车场停车效率的数学方法。笔者将利用该方法对项目多个车行出入口的排队长度与服务时长以及车辆停留时间三者为主要评价指标。然后根据这些规律来改善本停车系统的流线组织。排队问题一般求解过程为：

①确定排队系统顾客到达的时间间隔分布和服务时间分布(可实测)；

②研究系统状态的概率；

同时，Semantic MediaWiki还支持将语义查询代码内嵌入内容文档中，这样就可以根据需要，直接引用并显示检索的内容，并与原文档内容进行有机的整合，既简化了编辑步骤，又增加了知识文档的共享程度。例如创建一个内容文档页面如下：

③利用排队系统对应的理论模型求解判断系统运行优劣的数量指标的概率分布；

④排队系统指标优化,含优化设计与优化运营；

一个排队系统的特征可以用6个参数进行表示，形式为：

其中：A—顾客到达的概率分布；B—服务时间的概率分布；C—服务台个数（本文指的是停车道闸口）；d—系统容量限制（取正整数或∞）；e—顾客源数目（取正整数或∞，本文指的）；f—服务规则 （默认为先到先服务FCFS)。M/M/1排队系统是一种最简单的排队系统，即将上述ABC分别表示成：顾客到达时间分布为负指数分布，服务时间为负指数分布，服务台数量为1个。排队系统与顾客源的容量无限制。项目选择队长与等待时间为指标：

队长：系统中排队等待服务和正在服务的顾客总数，其平均值记为L；λ为单位时间平均达到的顾客数，1/λ为顾客相继到达的时间间隔；μ为平均服务率，1/μ为平均服务时间；

利用推导公式得到最简公式表：

式中，W代表排队论中排队服务总时间长度。等待时间：一个顾客在系统中排队等待时间,其平均值记为Wg。

6 仿真模型搭建

主要研究一层车行、车行出入口与负一层室内车流动线的情况变化。首先根据施工图室内动线与室外停车楼出入口位置在交通组织规划软件VISSIM中建立模型，并设置参数保证一定数量的固定停车位，如图3。

图3 负一层车辆停车方式、动线设置图

7 出入口验证分析与优化

根据本停车楼运营管理方“重庆威信停车管理有限公司”的停车场季度性实测停车管理数据可知：

①停车场周一至周五高峰小时车辆到达率为110 辆／h，车辆平均停车时间为5h。

②停车场双休日高峰小时车辆到达率为450 辆／h，车辆平均停车时间为4.5h。

③停车场法定长假、黄金周高峰小时车辆到达率为700辆／h，车辆平均停车时间为3.5h。

按车道出入口及中央收费每辆车需 8 s计算，当黄金周高峰小时车辆到达率为700 辆／h，每车道高峰处理约450辆车。本项目共约1600个车位，故设计考虑至少应设 4 个车行入口。

根据原土建规划的楼层的流线走向，根据该停车场的实际停车情况进行仿真，一旦出现过度集中的车流量涌进3号位车行进出口，仿真图4可以发现进出行交叉口会导致车辆排队冲突的可能性明显增加。

图4 单进停车模拟（排队显著增加）

由于加工区三路与加工区二路交接支路还未建设，因此考虑将停车楼一层进出口车流方向进行重新组织变更，为使进出口在上下班高峰期间达到最多只有1辆车排队的服务水平，系统考虑将停车楼出入口车流组织进行变更，将原有1进1出1号出入口变更为双向入库口，仿真如下，增加进场峰值数值，如图5。

图5 双进停车模拟（进口位置排队显著减少）

将设计改为6个出入口，能够保证不出现排队2辆车以上的拥堵现象；

进出场口车流动线的方向变更表如下，停车楼车辆进出设计优化情况见表2：

表2 停车楼车辆进出原设计情况列表

8 室内车流仿真与动线优化

项目负一层的动线原规划如下：

图6 平台仿真效果（动线优化前）

对于图6中圈出部分，当车流在此交叉车行路口达到≥20辆/min，也就是进入本层入口车流为550 辆 /h后，仿真软件将明显出现该路口车流拥挤情况，尤其发现通往该路口的三处来车方向的车流均汇集此处，会增加更大的车流拥堵概率，因此软件仿真试图改变其中位于动线规划的下方黄色部分，将原有方向180°调整，同时改变临近（绿线）部分的车流动线，再用仿真软件运行同样的车流设置参数，会发现同样车流大小情况下，该路口的拥堵情况明显好转。优化动线图显示如图7：

图7 平台仿真效果（动线优化后）

针对上诉情况，为了更加方便动态调整室内的车流动线，本项目设计采用多种智慧化停车管理措施。为了提高室内停车的泊车效率，减少车主的停车时间成本与运营管理人员的工作内容，本停车场将利用多个联动的智能化系统措施来实现上述要求：

1)动态化泊车引导

部署车位摄像头对每个车位进行监测，根据土建道路尺寸的测量以及设备选择，设计采用摄像头对射、占用显示灯对应显示的方式。选择后台计算和发布系统，通过自己的设备网络对整个停车场和场内区域的泊位资源统计并发布至室内车行道上方设置的电子引导显示屏，以此来实现场内的智能引导，若出现车流组织动线变化，则电子引导排会根据指令进行方向变更。

2)上述显示屏考虑部署多级停车诱导电子显示屏

将场外停车诱导与城市主干道的道路信息诱导双重诱导相结合，设置3级层次诱导。一级电子停车诱导发布屏部署于停车场区域外部的主干道明显区域；二级诱导屏设置于停车场室内出入口处；三级诱导屏设置于室内车行道上空方，根据车流动线以及面向车主方位进行点位设置。最后需要对每个车位的空满状态进行标示，提供实时、准确的空余车位数，方便车主迅速确定停放位置。

3)上述2点的结合即为项目运用的车位引导及反向寻车系统

解决车主和管理者无法实时知晓车场剩余车位数，管理者无法及时诱导疏通；车主取车时，由于停车场分布楼层多，空间大等因素，车主进入停车场容易迷失方向，无法寻找车辆，影响客户体验效果。

4)出入口智能控制

本项目作为公共大型停车场，访客流量与人群范围较大，传统的取卡、刷卡停车方式将会极大阻碍停车效率，因此设计考虑采用较为快速、稳定的进出场车牌号码快速识别系统，同时作为重庆市第一个与ETC合作的项目，兼容ETC高频读卡方式的识别方式，ETC具备的快递扣款的方式是实现车辆快速进出场的有效手段之一。

5)智能收费管理

为了更快捷的进出场，设计考虑设置中央收费室以及线上支付渠道，推广无人操作，减少管理运营成本的收费管理模式，从而节省时间成本消耗环节，极大压缩了车主停留车场的滞留时间，提高了停车场泊车位的周转率，也增加了访客的泊车体验，对于一个智能停车场而言，无意增加了用户粘度，增加了车主的停车场优先选择率。

9 结语

本文分析了停车库出入口车流的运行特征，探讨了停车场高峰小时内不同的服务水平下，对应的闸机服务时间、泊位数及出口数量的计算方法，并运用交通仿真工具VISSIM建立的仿真模型，将理论参数与试运营管理参数进行设置仿真后进行对比，能够通过动态演示验证相关出口或者室内动线的车流情况，检测车行出入口与室内动线路口的规划合理性。通过模拟结果，优化调整某些路口、某处车行方向有效性和准确性，验证了本文研究对象金山停车场的出入口车流情况，对今后的类似项目的研究与建设提供了方法参考，对项目运营管理提供了可参考的停车高峰分流的方法，提供了优化动线的分析依据。

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Management with Intelligent Applications and Realization of Jinshan Parking Building

ZHENG Yan

（CCTEG Chongqing Engineering Co., Ltd.）

This paper starts from the analysis of the architectural features and intelligent parking demands of Jinshan parking building as the main research object. Utilize the Theory of Queuing integrating the software of simulation model and establish several typical and dynamic traffic flow examples by using parameters to examine the effects of organization of car flow and intelligent design. From the simulation data,it could gain the guidance of the parking and traffic organization of the import and export, so as to optimize the parking service efficiency and the operation management modes.

parking building; intelligence; data analysis