基于多目標優化的校園停車功能泊位規劃

□葉奕辰 錢文雯 杜牧青

（河海大學土木與交通學院 江蘇 南京 210098）

基于多目標優化的校園停車功能泊位規劃

□葉奕辰 錢文雯 杜牧青

（河海大學土木與交通學院 江蘇 南京 210098）

大學校園的停車設施需同時服務于高校教師、部分學生以及社會車輛，停車需求大、矛盾突出。因為落后的規劃與管理，所以產生了泊位緊缺、車輛隨意停放等問題，進而影響校園環境的整潔和文明。本文將通過理論與實踐相結合的方法，在設計并實施一系列調查后，構建了泊位功能劃分模型，對校園內部停車泊位作出必要的功能劃分，從而有效地利用現有的停車資源、提高校園停車利用效率和改善停車環境，達到停車供需平衡,優先服務校園內部師生并適當對社會車輛提供服務的目的。

停車管理；校園停車；功能泊位

近年來，隨著國民經濟的快速發展和收入水平的逐步提高，私家車保有量迅速增長，城市停車問題逐漸引起大家關注。我國多數城市停車問題突出，究其原因，一是城市建設早期不存在停車不足問題，二是規劃者缺乏長遠考慮，對快速機動化所帶來的影響估計不足。

同樣，大學校園也存在“停車難”問題。因教師群體私家車擁有量快速增長，同時學校作為教育研究機構需為眾多來訪者提供停車設施，故停車需求量大。此外，校園道路狹窄，可停車空間小，加上缺乏科學的管理手段，泊位不僅緊缺，違規停車情況也非常嚴重，急需一個方案解決這一難題。

針對這一難題，國內學者萬重杰、許景飛建立變系數線性規劃模型進行解決[1];徐小丹、陳峻運用共享策略的雙層規劃模型實現停車的供需平衡[2];馬亮、馬健霄、顏桃為提出分區規劃治理的思想[3]。雖然不同學者從不同角度運用不同方法對問題作出創造性的解決，但均未從不同服務人群的需求這個角度進行考慮。區別于社會停車，校園停車對停車位的要求有周轉率高和優先服務教職工的特點，基于這一不同，本項目以河海大學清涼山校區為例，通過理論與實踐相結合的方法，設計并實施一系列調查后，提出功能泊位劃分方案，確定各類車輛的數目及位置，節省校內停車資源。

1 泊位功能的提出

影響停車需求的因素有很多，主要包括工作崗位數、機動車保有量和結構、停車管理政策等。然而，這些因素中，大部分都是從停車行為的外部環境來進行考慮的，實際上，對于需求起決定性的因素往往來自于停車行為的內在特性。

目前對停車配建的研究基本上仍是圍繞著本客體均衡論的方法來展開的。這種方式的缺陷在于，沒有討論設施內在特性對停車需求的支配作用，一旦交通環境發生變化，便無法適應隨之而來的需求變化，如果要使設施的停車配置能夠承受交通環境的某種變化范圍時，比較有效的辦法就是采用本體論方法來提高這方面的內穩性[4]。因此，在對建筑物停車配建進行研究時，在對外部環境考慮的同時更要對內在特性進行重點分析，本文重點研究泊位功能對停車需求的影響。

不同出行目的會造成對停車泊位需求的差異，這種不同泊位對應的需求差異就是泊位功能。不同的泊位功能實際上對應著不同的停車需求本質。按照服務群體來說 ,可以分為對內和對外服務功能。一般而言，上班、上學等剛性出行的停車需求穩定。筆者對河海大學的教職工、學生以及來訪者（調查人數為148）進行了停車意向調查，如表1所示。

表1 校園停車意向調查單位：人

由表1可知，學校停車不合理的根本原因，是內部服務與外部服務存在明顯的矛盾，即校內多數車輛為外來車輛，校內人員停車需求明顯不足，以致多數教職工采取亂停亂放的行為，使校園停車滿意度降低。因此，對泊位功能進行劃分，首先滿足校園內部的停車需求可以更好地響應不同建筑的停車需求特性，從而增加停車的適應性與內穩性。

2 泊位功能劃分模型

基于上述的調查分析，為滿足校園內部的停車需求，建立如下的泊位功能劃分模型。

假設有k類不同的人員，變量定義如下：

Z——現有停車位總數

Ni——第i類人員的停車需求量，其中i=1,2,…,k

wi——第i類人員的服務權重系數，其中i=1,2,…,k。

Ci——第i類停車泊位數量，其中i=1,2,…,k

αi——第i類停車泊位的周轉率，αi=Si/Ci，其中i=1,2,…,k，Si為調查期第i類人員的實際停車量

△Ci——第i類泊位的缺少量，即需求與供給的差，△Ci=αiNi-Ci，其中 i=1,2,…,k

yi——第i類泊位的閑置數量，，其中i=1,2,…,k

可得模型如下：

關于模型的目標函數，是根據調查得到的供需關系進行選取的。當調查得到的需求量小于供給量，則說明供過于求，此時多出來的泊位沒有被利用到，造成資源的浪費，因此選Min∑iyi作為目標函數，讓閑置的泊位盡可能少，提高資源的利用率；當調查得到的需求量大于或等于供給量，則某一類人群或某幾類人群的需求得不到或剛好得到滿足，所以目標函數采用Min∑iwi△Ci，應讓泊位缺少量盡可能小，盡可能讓多的人可以停車。對于wi,主要是區別不同人群的服務水平，本文采用層次分析法進行求解[5]。對于約束條件，第i類停車泊位數量Ci，應為大于等于0的整數，且總和應少于現有停車位總數。此外，該優化模型屬于線性規劃模型，因為約束矩陣的秩小于等于約束變量的個數，所以該模型是有解的[6]。因此，在獲取調查數據的基礎上，配合專門的數學求解軟件，即可確定不同類型的泊位數目。

3 案例分析

以河海大學清涼山校區土木樓前停車場為例，在停車調查中，運用車輛間歇式調查法進行調研，對河海大學西康校區內的科學館樓前路外停車場進行了包括以下三個方面在內的調查：停車設施供應調查、車輛停放實況調查和停車者意向調查[7]。結合停車設施供應調查和車輛停放實況調查所獲數據，可得表2。

表2 停車者意向調查結果表

由表2可知，科學館門前的停車場僅有15個停車位，車位布置方式如圖1所示，供給遠遠不能滿足需求，存在嚴重的車位不足、亂停亂放現象。具體來看，問題集中表現為:停車容量不足;停車標志標線設置不明顯;車位劃分不合理;校內停車管理不嚴等。故有必要對當前停車環境做出改善，并運用泊位功能劃分模型重新進行設計。重新設計的車位布置方式如圖2所示。

圖1 停車場泊位現狀圖

圖2 停車場泊位設計圖

由于只有教職工和來賓，采用層次分析法求解對應服務權重，得到的結果如下表3。

表3 服務權重結果表

圖3 停車場泊位分配圖

按照上述數據和模型輸入Lingo，得到應給教職工安排37個車位，給來賓安排4個車位的結果。并由此得到圖3的停車場泊位分配圖。

4 方案評價

對于改善之后的設計方案應作出評價，采用以下評價指標[8]進行評價。

(1)停車能力(輛);(2)泊位周轉率;(3)平均停車時間(小時);(4)停車場利用率(%);(5)平均停車集中指數;(6)教職工需求滿足百分比(%)

通過調查以及分析，可得到表4。

表4 停車評價數據表

從停車泊位的數量前后調整來看，由表4知，停車能力現為15輛，而停車需求量為73輛，說明停車供給與停車需求差距懸殊；擴充后，停車能力可達41輛，停車供給增多，明顯緩解停車難的問題。對于平均停車時間和停車場利用率，二者前后差別不大，但泊位周轉率明顯發生變化。泊位周轉率現為1.00，說明調查期間內，調查區域的停車泊位利用率相對較低，一是反映出車輛長期停放的現象，二是反映出當前停車泊位使用不合理的情況；改善后的泊位周轉率為1.56，每個車位的利用率明顯得到提高，能夠適應人們的停車需求。對于高峰小時停車集中指數，現為4.71，相較于一般水平明顯偏高，側面論證車位數不足而停車需求過高的不平衡關系，要解決該問題，一要對現有車位進行改造，二需加強校內停車秩序管理；改善后的平均停車集中指數為3.24，擁擠程度明顯降低，明顯緩解停車不足問題。

從泊位功能劃分實施效果來看，對于教職工群體，現狀只有31.30%的需求能得到滿足，因無進行泊位功能劃分，加上來賓占用多數停車位，使相當一部分教職工因車位被占而亂停亂放；經泊位功能劃分后，教職工群體有88.04%的需求能得到滿足，因限制來賓占用車位，使教職工有位可停，從而減少亂停亂放的現象，提升了教職工對停車場的滿意度，實現了先服務教職工，后服務來賓的目標。結束語

本文以優先滿足教職工需求為優化依據進行泊位功能劃分，為校園停車現狀提供一套規范準則。綜合考慮教職工車輛和社會車輛的停車需求和停車時長，結合學校內外建筑物及交通運行情況來制定方案，能在用地空間少，停車場改動小，管理制度實施力度小的情況下，有效地優化校園停車位，大大提高校園停車效率。

本文以河海大學清涼山校區為例，首先對停車設施及需求進行調查，在此基礎上對泊位作必要的功能劃分，這將有效改善校園的停車現狀，減少停車時間浪費和不文明現象的出現。在已有的校園內停車設施上進行微調，分配停車功能標識，以相應的校園停車管理規定相輔，可快速高效地投入應用，達到停車狀況的理想狀態。

[1]萬重杰,許景飛.校園停車政策的數學模型[J].工程數學學報,2003,20(8):31-34.

[2]徐小丹,陳峻.基于動態停車泊位共享策略的雙層規劃模型[D].南京:東南大學，2015.

[3]馬亮、馬健霄、顏桃為.大學校園停車規劃與管理研究[J].現代交通技術,2011,8(1):76-79.

[4]李林波,王曼,董治,吳兵.基于泊位功能和區位條件的停車配建方法[J].中國公路學報,2010,23(1):112-115.

[5]許樹柏.層次分析法原理[M].天津：天津大學出版社,1988.

[6]俞昊東.線性規劃解的存在性判別[J].新鄉學院學報:自然科學版,2010,27(3):2-6.

[7]王煒，過秀成.交通工程學[M].南京：東南大學出版社，2003.7：128～129.

[8]張秀媛，董蘇華，蔡華民，李秀敏.城市停車規劃與管理[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.2：17～22.

1004-7026（2017）14-0074-03

TP18

A

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

葉奕辰（1995-），男，廣東肇慶人，本科生，主要研究方向為交通運輸規劃與管理。

錢文雯（1996-），女，江蘇鹽城人，本科生，主要研究方向為交通運輸規劃與管理。

杜牧青，講師，主要研究方向：交通運輸規劃與管理。