PGIS 信息差異化顯示模型

唐 川

(成都市規劃設計研究院，四川成都 610081)

經過國內外眾多城市的實踐，PGIS被證明是降低道路無效交通流、緩解城市“停車難”的有效方法之一。PGIS通過信息發布子系統產生誘導作用，因此研究信息發布子系統是PGIS發展的途徑。傳統的PGIS模型在不同誘導標志板上顯示相同信息，不能有效引導停車需求分布，停車場泊位利用率低，是一種消極的誘導方法。本文通過開發差異化顯示模型，實現剩余泊位顯示的差別化，讓PGIS對尋停車輛產生主動、積極的誘導。

1 信息差異化顯示模型

傳統的信息顯示方法是在所有誘導標志板上顯示同樣的泊位信息(同信息法)。駕駛員對信息的反應不一致，很難根據真實值準確預測到目的地后目標停車場的剩余泊位數。因此，容易導致車到停車場后沒有停車位的情況發生，產生停車集聚現象，如果在高峰時段，更多的車將涌向熱點停車場，停車需求的不平衡更加突出。因此對于同一停車場的停車信息，需要使不同位置的停車誘導標志板的顯示有所差別。為調節停車需求分布，增加冷門停車場被選擇的概率，本文開發了信息差異化顯示模型。

1.1 適用條件

1)駕駛員相信停車誘導標志板發布的信息是準確的并接受誘導;2)車輛按照最短路線行駛，城市道路交通狀況正常，并在統計周期(5 min～10 min)內基本保持穩定;3)具有有效手段采集城市道路路段和交叉口的基本交通參數，并通過數據挖掘、數據融合等方法，能夠直接或間接的對行程時間進行計算;4)模型的研究對象是停車場飽和度，不考慮在停車場前排隊的車輛;5)具有誘導范圍內各目標停車場各時刻的歷史運營數據;6)對于檢測的各停車場各時刻的剩余泊位數按工作日、周末、特殊節假日等條件分類統計。

1.2 模型的構建

本模型以尋泊車輛到目標停車場的最短路徑的行程時間為依據，對不同位置標志板所顯示的目標停車場的飽和度進行預測。

設停車場j在t時刻的飽和度預測值為τj，t，停車場j的飽和度上限閾值為。則當 τj，t≥時，停車誘導標志板i對停車場j的剩余泊位顯示為“滿”;當0 ＜τj，t＜時，停車誘導標志板i顯示“空”。具體約束如下:

其中，vi，j為布爾型數學開關變量，表示在停車誘導標志板i處顯示的目的停車場在t時刻的預測狀態。對于停車場飽和度閾值的確定，根據停車場停車設施緊張與否可以設定為不同的閾值。一般來說，在城市CBD等以商業為主要業態的區域，停車需求的吸引強，停車泊位周轉率和飽和度較高，因此在正常情況下，閾值設置應稍低;而對于其他區域，周轉率較低，停車場飽和度不高，因此可將閾值設置高一點。具體的閾值應該結合當地誘導小區的調查數據分析得到。

2 算例應用

為了驗證信息差異化顯示模型的有效性，本節將分別運用同信息法和信息差異化顯示模型對同一實例進行計算。假設某市CBD分為4個誘導小區，每一個小區有一個停車場，其中停車場P2為熱點停車場，P4為冷門停車場，V1～V4分別為該區域4個主要通道的停車量(見圖1)。

為簡化模擬過程，假設尋停車輛的最終駐車停車場與其在入口處選擇的目標停車場一致。按照該假設，每一入口停車量Vi全部到達停車場P1～P4，如果尋停車輛到達目標停車場后沒有可用泊位，則進入此4個停車場之外的停車場，造成停車量丟失。算例模擬時間取15個統計時段。停車場的選擇概率Pij參照Logit模型，有:

其中，θ為待標定參數，θ越小表示車輛停放選擇的非確定性越高［1］。由以往的經驗和具體情況，取 θ=3.2［3］。Uij為車輛從停車誘導標志板所在位置i進入誘導小區k停車場j的停車阻抗，受行程時間和停車場泊位飽和度影響，滿足:

其中，tijk為車輛從停車誘導標志板i到誘導小區k停車場j的行程時間，min;τjk為誘導小區 k 停車場 j的飽和度值，%;σt，στ分別為行程時間和停車場飽和度的權重，一般由調查得到，考慮行程時間和停車場泊位飽和度具有同等的作用，本文取σt=στ=0.5。算例停車容量見表1，一般情況下平均行程時間見表2，各停車場上周同一天同一時段飽和度見表3。

表1 算例停車容量 輛

表2 一般情況下平均行程時間 min

表3 各停車場上周同一天同一時段飽和度

3 模擬計算結果與分析

運用Matlab計算［4］，對傳統的同信息法和本文信息差異化法進行模擬，并對未使用PGIS、使用同信息法PGIS誘導、使用差異化顯示模型PGIS誘導三組數據進行對比分析。

3.1 整體停車效率分析

區域停車場的停車效率可以從停車場整體飽和度、飽和度達到0.85的停車場個數、飽和度達到0.85的時間三個方面進行分析。因為對于同一區域，相鄰的兩周停車需求分布特點基本相同，所以分析過程中未使用PGIS系統的情況引用上周該區域停車數據。

1)整體飽和度分析(見圖2)。未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差異化顯示模型PGIS三種情況下4個停車場累計新增停車分別為271輛，405輛，513輛。在模擬終刻，未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差異化顯示模型PGIS的整體停車場飽和度分別為 0.7，0.83，0.94;飽和度最大與最小值差分別為0.5，0.22，0.05;飽和度標準差分別為 0.23，0.14，0.02。

圖1 算例城區平面區位圖

圖2 停車場整體飽和度

因此相對于不使用PGIS，使用PGIS能夠明顯提高區域停車場的整體飽和度;在使用PGIS的情況下，相對于傳統的同信息法，差異化顯示模型對區域停車場的整體飽和度的提高效果更明顯，停車需求分布更均勻。

2)飽和度達到0.85的停車場個數及達到該飽和度時的時間分析。未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差異化顯示模型PGIS三種情況下4個停車場飽和度達到0.85的停車場個數分別為 1，2，4，所占比例相應為 25%，50%，100%(見圖3)。

圖3 飽和度達到0.85的停車場個數

未使用PGIS、使用同信息法PGIS和使用差異化顯示模型PGIS三種情況下4個停車場飽和度達到0.85的最早時間分別為t12，t5，t5時刻，平均時間分別為 t12，t9.5，t8.3時刻(見圖4)。

圖4 停車場飽和度達到0.85的時刻

可以看出，使用PGIS誘導系統可以提高區域內飽和度達到0.85停車場的比例，其所需時間更少。

3.2 對冷門停車場和熱門停車場的影響分析

冷門停車場為P4，分析整個過程可以看出使用PGIS比不使用PGIS的停車場飽和度有所提高。在使用同信息法PGIS和信息差異化顯示模型PGIS情況下，在t11～t12時刻兩者飽和度相等，之后使用差異化顯示模型PGIS所帶來的停車量增長速率較同信息法大，并在模擬終刻其飽和度遠遠大于使用同信息法PGIS的飽和度(見圖5)。

熱門停車場為P2，分析其在三種情況下的飽和度曲線可以看出使用同信息法PGIS對熱門停車場的飽和度幾乎沒有影響;在模擬終刻，三種情況飽和度均達到0.9以上，但使用差異化顯示模型可以提前使熱門停車場的飽和度達到0.9以上(見圖6)。

圖5 冷門停車場（P4）飽和度

圖6 熱門停車場（P2）飽和度

4 結論與展望

隨著城市機動車保有量不斷上升，城市停車問題日益嚴峻。因車輛尋找停車泊位而產生的無效巡游交通流客觀上增加了城市交通的負擔。本文運用Matlab模擬了城市區域停車過程，分別運用PGIS信息差異化顯示模型和傳統的同信息法進行計算，通過模擬分析得出:使用信息差異化顯示模型可以主動、有效地調節停車需求分布，使每個停車場達到較高的飽和度且達到較高飽和度的時間提前;明顯提高區域冷門停車場的使用效率和機動車停車的準確率，并未對熱門停車場造成影響;從而減小城市道路上的無效交通流，提高城市交通運行效率。

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