城市道路综合改造的停车位优化设计

傅 宜, 沈 佳, 叶晓慧, 庄一舟, 陈 良, 陆昆敏

(1.浙江众汇工程设计咨询有限公司, 湖州 313000; 2.湖州市南浔区建设工程质量安全与造价管理服务中心, 湖州 313000; 3.浙江工业大学 土木工程学院, 杭州 310014)

随着我国城市地区城镇化和区域协调发展快速推进,加上国内城市机动车数量迅速增加,众多老城区道路出现交通拥堵等现象,对现存城市道路交通提出了严峻挑战。进入21世纪,国内机动车的保有量增长迅速,一些城市的机动车拥有量年均增长率超过20%[1]。然而停车泊位的供需还存在明显不足,这无疑加深了停车矛盾,进而严重影响城市交通及居民日常生活[2-3]。城镇因土地资源有限而无法大范围修建路外停车场,通常设置路内停车位[4]。但我国目前缺少对路内停车位设置的规定,以致很多城市将路内停车位作为解决停车问题的主要措施,甚至出现了有路必有路内停车位的现象。如此不合理的设置非但不能解决难题,还容易产生新问题,大量路内停车位占道使得非机动车道及人行道空间压缩减少,造成更严重的交通拥堵现象[5,7]。

为缓解停车难问题,在城镇道路设计及改造阶段不仅要做好动态交通规划,静态交通规划尤其是停车位设计也尤为重要。刘国平等[8]提出一种将私家车通过停放设备嵌入两棵树之间的绿化带上方的停车方案,充分扩展利用闲置空间加大停车位数量;姜俊杰等[9]设计了一种基于SQL的停车场管理系统软件,通过改进管理,达到合理利用停车位的效果;陈佩虹和史明鑫[10]提出合理选址、增加停车换乘(P&R)设施数量、适当提高收费并鼓励制定相关政策以调控停车需求。然而,以上方法都不可避免地存在局限性[11]。城市中不同区域的社会性质及功能定位发生转变,道路的横断面规划对其通行能力有着直接的影响,在进行道路横断面规划时,应充分理解和把握其功能特点、综合各方面因素,做到既满足规范要求,又与实际情况紧密结合[12-13]。对南浔区道路横断面开展停车位设计,同时运用VISSIM交通仿真软件模拟城市交通路段运行实况,通过输出运行参数,包括车辆通行数量、延误等,评价道路服务水平,为道路的设计和改造提供参考。

1 项目概述

依托南浔老城区改造及有机更新项,以泰安西路为例,现状道路等级为次干路,宽约32 m,为一块板断面形式、双向4车道,承担着中心城区干路交通及东西向集散的重要任务,道路两侧以居住区与商户区的服务功能为主。现存问题较多:①道路基本为双向2车道,人车混行车辆停放秩序乱,车道宽度不满足行驶需求;②路段道路老旧,存在明显修补,交叉口处未进行展宽渠化,路口交通效率较低;③众多商铺门口人行道过宽存在空间浪费,甚至部分路段无人行道,有车辆停靠存在安全隐患;④人行道存在铺装破损严重、不均匀沉降等多种病害,同时无障碍设施不完善;⑤路内停车位布设过分占用非机动车道,导致非机动车车道不连续,严重影响行人及非机动车通行。南浔城区路网分布图、道路现状及标准横断面如图1所示。

图1 泰安西路现状及标准横断面

2 停车位总体设计

城市停车体系由路内停车、路外停车两部分构成,当停车设施供应不足时,路内停车位是极有效的补充。进行路内停车位规划时,首要明确路内停车泊位总量必然要小于总体停车需求,路内停车泊位供应量计算公式如下:

p内=λp总

(1)

式中:p内为路内停车泊位数,按照标准泊位;p总为停车泊位需求总数,按照标准泊位;λ为路内停车泊位数占停车泊位需求总数的比例,0≤λ≤1。

建立宏观的停车需求分析模型,不仅可以有效计算预测停车需求泊位数,而且可以得到研究区域内机动车出行的停车率。不足之处在于无法具体得到区域内每一块土地使用的停车设施需求量。

另外,路内停车泊位的综合方案应包括规划、设计、管理三个方面的内容,在规划部分实现路内停车泊位与其他停车设施、路内停车泊位内部、路内停车泊位与城市的协调;在设计部分实现停车泊位的具体设置,确定技术细节和具体参数;在管理部分明确路内停车泊位的相应管理措施办法,最终合力实现系统目标。

2.1 道路横断面调整

为了充分发挥各级道路的功能,在道路横断面中不同板块的宽度应合理设置。综合考虑机动车道、非机动车道和人行道的宽度,对其适当进行拓宽或缩减,以确保其交通功能的实现,减少非机动车和行人对交通的影响。

图3 泰安西路各横断面形式

泰安西路改造范围西起适园路,东至南林路,路线全长1.032 km,均为一幅路板块,道路沿线横断面宽度参差不齐,极不均匀。考虑到路内停车现象频繁,非机动车辆常被占道无法通行,进而只能被动驶入机动车道,如此极易造成交通拥堵,严重情况下发生交通事故造成不可避免的损失。现状一幅路板块道路没有合理设置非机动车道,为此应及时对道路横断面做出调整,然后再根据沿线道路两侧宽度选择相应路内停车的停靠方式。经研究,决定将道路改为三幅路板块,独立出非机动车道可有效增设停车位等交通设施,适当缩减人行道及机动车道富余的宽度还可以在已经设置路内双向平行式停车位的基础上额外设置非机动车道停车位。改造后道路标准横断面如图2所示。

图2 泰安西路改造后道路标准横断面

由于泰安西路道路两侧宽度分布极不均匀,道路沿线有多种横断面形式,依据现行规范[14],适用于小型车辆的停车泊位长6 000 mm、宽2 500 mm,宽度可在条件受限时适当降低,但最小不应低于2 000 mm。道路标准横断面和标段500至650 m位置两侧非机动车道宽度超过3.5 m,可在两侧分别设置停车位;标段650～800 m位置和标段840 m至终点位置分别在仅东南侧和仅西北侧非机动车道宽度超过3.5 m,只能单侧设置停车位(图3)。

2.2 路内停车停靠方式设置

路内停车停靠方式的设置方式包含平行式、斜列式和垂直式三种,如图4所示。

图4 路内停车停靠方式

通过比较不同路内停车停靠方式的优缺点可知,平行式停靠方式适用于道路宽度不是特别富裕,相邻道路流量较大、停车种类较多的情况;斜列式停靠方式适用于道路宽度相对富裕,相邻道路流量不大、停车种类较单一的情况;垂直式停靠方式适用于道路宽度比较富裕,相邻道路流量不大、停车种类单一的情况。

以小型机动车为例,依据《城市道路工程设计规范》(CJJ 37—2012)、《车库建筑设计规范》(JGJ 100—2015)数据可知,汽车的外廓尺寸总长a=4.80 m,总宽b=1.80 m,最小转弯半径r1=6.00 m。平行式泊车时汽车间纵向净距为1.20 m;垂直式、斜列式泊车时汽车间纵向净距为0.50 m;汽车间横向净距为0.60 m。则汽车宽度与汽车间横向净距之和为2.4 m,记为X,汽车长度与垂直式泊车汽车间纵向净距之和为5.3 m,记为Y。一般小汽车的轴距2.7 m≤L≤2.9 m,取其中值L=2.8 m。如图5所示假设所有停车位倾斜角度均为θ,图6所示为汽车出库时环道平面。H为停车位所占的宽度。汽车前车轮轴到车头的距离记为d,后车轮轴到车尾的距离记为e,按d=e计算。汽车环形外半径R0为汽车转弯时转向中心到汽车前侧最外端的最小距离,汽车环形内半径r0为汽车转弯时转向中心到汽车后侧最外端的最小距离。x为汽车环形时最外点至环道外侧边缘的间距,y为汽车环形时最内点至环道内侧边缘的间距,x、y均取0.25 m。

图5 倾斜角为θ时的停车位示意图

图6 汽车出库时环道平面

汽车环形内半径为

3.26。

汽车环形外半径为

6.78。

停车位所占宽度为

H=Ysinθ+Xcosθ=

5.3sinθ+2.4cosθ, 0°<θ≤90°。

最小通道宽度为

T=R0-r0cosθ=

6.78-3.26cosθ, 0°<θ≤90°。

由上述公式可计算出垂直式与斜列式停车位所需要的最小通道宽度,以常见的斜列式角度45°和60°为例,停车位最小通道宽度分别4.47 m和5.15 m,垂直式停车位最小通道宽度为6.78 m。平行式停车位最小通道宽度T=3.80 m。因此,道路标准横断面两侧分别设置平行式停车位;标段500～650 m位置东南方向设置斜列式停车位,西北方向设置平行式停车位;标段650～800 m位置东南方向设置斜列式停车位;标段840 m至终点位置西北方向设置平行式停车位。

3 VISSIM仿真模型建立

根据泰安西路改造前后不同标段停车位模式,确定图1～图3中5种横断面形式分别标号为断面一至断面五,结合 VISSIM 仿真软件进行模拟,通过输出文件、整理数据来探讨停车位的设计对通行能力的影响,为相关旧路改造提供理论参考[15]。确定VISSIM仿真数据为:道路长度设计为360 m,行驶车辆占比为小汽车/货车=49/1,车速区间设置为25～35 km/h,且速度25～30 km/h占比为70%。车辆模型采用系统自带 Wiedemann74,遵循车辆右行驶原则,非机动车道未输入车辆。确定单向通行车辆为2 684 pcu/h,具体仿真模型如图7所示,车道设置的通行车辆数如表1所示。停车位设置总长300 m,单个长度设置为6 m,单向平行式停车位设50个,斜列式停车位设100个,角度为60°,停车道行驶车辆停车率为100%。

图7 仿真模型

表1 机动车辆仿真数

3.1 交通延误率分析

路段交通延误率指通过该路段长度的车辆实际运行延误时间与标准运行时间的比值百分数值。泰安西路中路段交通延误率需分别计算停车道与行车道交通延误率,延误率计算公式如下:

as=[(Tki-Tkj)/T0]×100%

(2)

as=(Ty/Ts)×100%

(3)

式中:as为延误率;Tki为断面k、i车道所对应的平均延误时间,s;Tkj为断面k、j车道所对应的平均停车时间,s;T0为标准运行所对应的行程时间,即原断面行程时间,s;Ts为车辆在理想条件下通过该路段所需平均行程时间,s;Ty为车辆实际通过单位长度路段的车均延误,s。

根据上述仿真数据并结合交通延误率算式进行计算、整理得到数据如表2所示,同时参考道路服务水平评价标准如表3和表4所示。

通过对延误时间,延误率路段服务水平评价标准以及道路实际情况进行分析,结果如下:断面四与断面五延误率大于35%、停车道平均延误时间大于15 s,延误率与延误服务水平都是二级,则断面四与断面五都并非最优断面组合。断面二与断面三服务水平都为一级、延误时间与延误率相近,不同之处在于停车位模式,可通过探究设置平行式车位与斜列式车位对路内交通的影响进行比较。

3.2 停车位设置方式分析

进一步仿真表明,在双向两车道道路上设置停车位时,需要考虑机动车流量和非机动车流量大小[16]。泰安西路停车位设置在非机动车道旁,可用VISSIM仿真得出考虑非机动车时,不同停车模式对交通流的影响,非机动车确定为0～500 bic/h,机动车确定为200～800 pcu/h。为了更直观地反映非机动车以及不同停车模式下对交通流的影响,根据仿真运行后所得延误时间数据进行整理,取具有代表性路段延误的变化情况做折线图如图8和图9所示。

表2 断面研究数据与对应延误率一览

表3 延误率路段服务水平评价标准

表4 平均延误时间服务水平评价标准

图8 延误变化(bic=0)

图9 延误变化(bic=500)

根据仿真结果可得出结论,当bic为0时即无非机动车影响停车时,平行式停车位造成的交通流延误最小,但当有非机动车影响时,无论非机动通行量的大小,平行式停车位所造成的延误最大,此时斜列式停车位对交通流的影响小于平行式停车位。造成该情况的原因在于停车位设置于非机动车道旁,该路段存在机非混行现象,且平行式停车位占道路长度最长,此时车辆在驶入驶出平行式停车位时受机动车与非机动车影响比斜列式停车位大,造成的延误也大。

4 结论

本文针对道路横断面进行重新设计,在不增加道路用地情况下,准确分析研究道路特点,结合现状加强对道路资源的合理应用,灵活运用规范,提出了泰安西路道路综合改造的停车位设计。该改造方案将路幅一块板改为路幅三块板,在人行道预留充足的情况下划分出一条停车辅道,新增了大量停车泊位,可以有效缓解城市拥堵、停车难等问题,停车位布设方式以平行式为主、斜列式为辅,在道路单位长度内设置斜列式停车位以得到更多泊位容量,进而提高交通运行效率。VISSIM 仿真模拟进一步验证了改造设计方案可有效降低路段交通延误时间与延误率,同时提高路段服务水平,在类似三块板项目改造中,可优先考虑服务水平等级相同的双向两停车道,停车位模式可结合优缺点与实际情况抉择。