基于需求的停車(chē)換乘點(diǎn)布局網(wǎng)絡(luò)模型研究

薛靖

摘要：當(dāng)停車(chē)換乘地點(diǎn)已知，從城市交通整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的角度來(lái)出發(fā)，以系統(tǒng)內(nèi)換乘點(diǎn)的建設(shè)和交通需求的總出行成本之和最低為最優(yōu)目標(biāo)，建立了基于需求的停車(chē)換乘點(diǎn)布局網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，最后，借助Lingo商業(yè)軟件進(jìn)行算例分析，驗(yàn)證了模型的有效性。

關(guān)鍵詞：交通需求管理；停車(chē)換乘；布局優(yōu)化；成本效益

1 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提升，人均汽車(chē)擁有量大幅發(fā)提高，導(dǎo)致城市擁擠問(wèn)題日趨嚴(yán)重。因此，為了能夠減小交通壓力，必須優(yōu)化城市換乘點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)模型，為城市作出一份貢獻(xiàn)。停車(chē)與超車(chē)布局研究是停車(chē)換乘規(guī)劃的重要組成部分。停車(chē)換乘設(shè)施選址布局規(guī)劃的合理性直接關(guān)系到交通需求管理措施能否有效滿足交通需求。調(diào)節(jié)效果。文獻(xiàn)[1]對(duì)北京停車(chē)和轉(zhuǎn)移的需求進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移目標(biāo)主要是換乘點(diǎn)的通勤者。文獻(xiàn)[2]分析了北京現(xiàn)有停車(chē)換乘站存在的問(wèn)題，并指出一些轉(zhuǎn)移點(diǎn)是緊張的，而另一些則缺乏功能，表明它們的布局不合理。

2 P&R布局優(yōu)化一般原則

停車(chē)換乘點(diǎn)的選址應(yīng)遵循一定的原則，可初步確定停車(chē)位和換乘位置，從而在一定程度上簡(jiǎn)化了后續(xù)的布局優(yōu)化。主要原則如下：（1）停車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)應(yīng)位于城市客運(yùn)量大的交通通道內(nèi)，并與大容量公交系統(tǒng)相連；（2）停車(chē)和轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)應(yīng)在其服務(wù)中設(shè)定。最受歡迎的汽車(chē)旅行場(chǎng)所，以及服務(wù)范圍內(nèi)最大的汽車(chē)旅行吸引力；（3）停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)可以為停車(chē)換乘者提供最大的便利，例如設(shè)置公交線路、軌道交通線路終端或附近。就北京而言，除了要遵循的主要原則外，還有一個(gè)原則，即在第四環(huán)中不設(shè)置停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)。

3 P&R布局優(yōu)化模型

3.1 模型建立思路

根據(jù)停車(chē)場(chǎng)換乘地點(diǎn)的布局或優(yōu)化模型的一般原則，初步選定換乘站點(diǎn)，再通過(guò)定性定量的方法來(lái)得到一組可能的候選點(diǎn)。

考慮將城市區(qū)域劃分為兩部分，最初選擇的停車(chē)位和轉(zhuǎn)移位置之間的虛擬連接線作為分界線。在邊界線，即城市的中心區(qū)域，它將被視為一個(gè)吸引區(qū)域的交通需求。分界線以外的部分，即城市的郊區(qū)，被視為交通需求的發(fā)生區(qū)域。相應(yīng)地，可以在發(fā)生交通需求的區(qū)域（例如城市周?chē)男l(wèi)星城市）中識(shí)別固定的交通需求點(diǎn)。

3.2 模型構(gòu)建

模型假設(shè)：（1）通過(guò)停車(chē)轉(zhuǎn)移方案已知從交通點(diǎn)O到交通引誘點(diǎn)D產(chǎn)生的OD的交通量；（2）交通發(fā)生點(diǎn)產(chǎn)生的交通量可以通過(guò)任何停車(chē)轉(zhuǎn)移點(diǎn)到達(dá)交通引誘點(diǎn)；（3）交通需求的所有發(fā)生點(diǎn)都在最初給定停車(chē)場(chǎng)的吸引力區(qū)域內(nèi)；（4）各交通發(fā)生點(diǎn)的交通需求量、備選站點(diǎn)的建設(shè)費(fèi)用、停車(chē)換乘一次的費(fèi)用、 → 和 → 的費(fèi)率均已知且為定值。

設(shè)在一個(gè)城市的交通系統(tǒng)中，有m個(gè)交通發(fā)生點(diǎn) ，n個(gè)交通吸引點(diǎn) ，經(jīng)過(guò)初步選擇得到q 個(gè)待選停車(chē)換乘點(diǎn) ，基于停車(chē)和換乘的最小費(fèi)用和所有交通需求的總行駛成本構(gòu)建布局優(yōu)化模型。

標(biāo)函數(shù)（5）使整個(gè)城市交通系統(tǒng)的停車(chē)和換乘總成本最大化；從交通點(diǎn)I到每個(gè)候選換乘站K的交通約束到交通吸引點(diǎn)J的約束（6）等于點(diǎn)之間的OD交通焦耳。吸引點(diǎn)J和吸引點(diǎn)；從交通點(diǎn)I到候選停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)K，約束（7）的交通量等于在交通點(diǎn)K交通點(diǎn)和每個(gè)吸引點(diǎn)J的發(fā)生點(diǎn)I之間的OD的傳遞；（8）從候選停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)K到交通吸引點(diǎn)J的交通量等于在吸引點(diǎn)J上的每個(gè)點(diǎn)i和點(diǎn)k之間的OD轉(zhuǎn)移量；約束（9）來(lái)自I到從交通點(diǎn)到每個(gè)點(diǎn)的每個(gè)點(diǎn)。候選停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)K的交通量等于I點(diǎn)的交通量，從交通發(fā)生點(diǎn)I到候選停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)K的交通量和交通量受到約束（10），停車(chē)轉(zhuǎn)移點(diǎn)K等于交通吸引力。約束點(diǎn)J和約束（11）是從每個(gè)交通發(fā)生點(diǎn)i到候選停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)K.的流量和小于候選K的通行能力；（12）表示候選點(diǎn)與交通量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果該點(diǎn)發(fā)生在候選點(diǎn)k上，則業(yè)務(wù)量不為0，則Xk=1，這意味著選擇了候選點(diǎn)k；約束（13）要求交通量均為非負(fù)。從發(fā)生點(diǎn)到停車(chē)轉(zhuǎn)移點(diǎn)到吸引點(diǎn)Cik和Ckj的單位交通率根據(jù)停車(chē)轉(zhuǎn)移者的行駛時(shí)間，燃料成本和行駛舒適度綜合測(cè)量。

目標(biāo)函數(shù)（5）在整個(gè)城市交通系統(tǒng)中最大限度地提高停車(chē)和換乘的總成本；約束（6）從交通點(diǎn)I到每個(gè)候選換乘站K到交通吸引點(diǎn)J的流量等于點(diǎn)I吸引力之間的OD交通量。點(diǎn)J和吸引點(diǎn)；從交通發(fā)生點(diǎn)I到候選停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)K約束的交通（7）等于OD在交通點(diǎn)K交通點(diǎn)和每個(gè)吸引點(diǎn)J的發(fā)生點(diǎn)I之間的轉(zhuǎn)移；約束（8）交通從候選停車(chē)換乘點(diǎn)K到交通吸引點(diǎn)J的IC量等于在點(diǎn)I和吸引點(diǎn)之間的每個(gè)點(diǎn)上的OD傳遞通量；約束（9）是從I點(diǎn)到交通點(diǎn)。每個(gè)候選停車(chē)轉(zhuǎn)接點(diǎn)K的交通量與I點(diǎn)的交通量相等，從交通點(diǎn)I到等待停止轉(zhuǎn)接點(diǎn)K的交通由等待停止（10）約束。轉(zhuǎn)移點(diǎn)K到交通引誘點(diǎn)J的交通量是相等的。約束（11）是從每個(gè)i到k的交通量之和都不大于候選點(diǎn)k的容量；約束（12）表達(dá)了候選點(diǎn)與交通量之間是一一對(duì)應(yīng)的，若發(fā)生點(diǎn)到待選點(diǎn) k的交通量不為 0，則 Xk=1，這表示待選點(diǎn)k被選中；約束（13）是關(guān)于交通量的非負(fù)約束。交通量從發(fā)生點(diǎn)通過(guò)停車(chē)換乘點(diǎn)到吸引點(diǎn)的單位費(fèi)率Cik 和Ckj根據(jù)停車(chē)換乘者的出行時(shí)間、燃油費(fèi)、以及出行舒適程度等多方面進(jìn)行綜合度量。

4 結(jié)論

研究了停車(chē)換乘需求管理方案的停車(chē)換乘布局優(yōu)化問(wèn)題，建立了基于交通需求的停車(chē)換乘布局優(yōu)化模型。該模型以最小總系統(tǒng)成本為優(yōu)化目標(biāo)，綜合考慮交通量、換乘點(diǎn)建設(shè)成本和停車(chē)換乘出行成本。在假設(shè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)例分析，利用所建立的布局優(yōu)化模型，通過(guò)LINGO求解。結(jié)果表明，本文建立的模型對(duì)停車(chē)場(chǎng)和轉(zhuǎn)運(yùn)站的布局優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值。植根于實(shí)際的計(jì)劃。

參考文獻(xiàn)

[1]劉燕，秦?zé)溃诵∷?北京市停車(chē)換乘需求調(diào)查與分析[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2011，9（3）：118-124.

[2]程左宏，北京市停車(chē)換乘措施存在的問(wèn)題及對(duì)策研究[J].道路交通與安全，2010，（4）：4-8.