山地城市新型坡地立体停车设施研究

王卫军，廖志兵

(1.重庆交通大学土木工程学院，重庆　400074；2.江西省新余市公路管理局渝水分局，江西　新余　338025)

山地城市新型坡地立体停车设施研究

王卫军1，廖志兵2

(1.重庆交通大学土木工程学院，重庆400074；2.江西省新余市公路管理局渝水分局，江西新余338025)

关键词：山地城市；坡地停车；停车特性；新型立体停车设施；控制策略；泊位规模

0引言

随着我国汽车保有量的持续快速增长，停车难已经成为制约我国各大城市发展的顽疾。车辆乱停乱放，不仅阻断交通造成拥堵，而且诱发一系列的治安问题，给社会经济、城市形象、和谐人居带来极大的负面影响。要实现城市经济社会可持续发展，就必须解决好停车问题。最核心的停车问题有两点：(1)泊位供给不足；(2)驾驶人在寻找车位过程中信息严重不对称，难以及时获得停车位资源信息[1-2]。我国绝大部分城市停车产业发展滞后，无法适应汽车数量的高速增长，泊位供给存在严重缺口。因此，增加泊位供给数量才是解决各大城市停车难问题的当务之急。立体停车设施在20世纪80年代引入中国，经过三十几年的发展，品种类型已经比较完善[3-4]。但现有的机械式立体停车设备建设往往也需要较为平整的土地，而对于像重庆这样的山地城市，平整的土地资源十分欠缺，用来专门兴修停车场的少之又少[5-6]。因此，现有的立体式停车设施无法适应山地城市的停车需求，急需开发出一种能够满足山地城市停车需要的立体式停车设施。

1山地城市特性

山地城市泛指在城市的选址和建设在山地地域上的城市，形成与平原城市不同的空间形态和环境特征。随着我国西部大开发战略的不断推进，西部山区城市将得到快速发展，像重庆这样的西部山地城市会不断涌现，山地城市的停车问题也将越来越严峻。山地城市因其地理位置特殊，其地形、交通和停车难问题都会出现有别于东部的显著特征。

1.1地形特性

山地城市地处大山深处，城市用地被山脉、江河所分割，高差起伏较大，其布局结构必须结合自然，采用有机松散、分片集中的城市空间布局结构。在国外，山地城市又叫做斜面城市、坡地城市等。山地城市最大的土地面积就是坡地，可以利用这一特点，对山地城市的坡地进行利用，打造成具有山地城市特色的坡地停车场[7]。

1.2交通组织特点

山地城市的交通发展也与平原城市有着显著差异。(1)城市道路建设需顺应地势走向沿着河谷呈带状分布，无法形成像平原地区那样的棋盘状路网，造成大量的支路与主干道直接相通，导致主干道交通压力过大，经常出现交通拥堵。(2)山地城市的单向交通路线较多，在一定程度上提高了道路的通行效率和增强驾驶员的方向感，但也给驾驶员掉头转向带来了极大不便，增加了绕行距离。

1.3停车问题

山地城市平整土地资源的欠缺，导致其不能像平原城市那样利用大面积的平整空旷地带修建停车场，只能利用地下建筑空间来增加泊位供给，或向上修筑立体式机械车库来缓解停车紧张局势，而山地城市最大的土地面积——坡地却没有被有效利用起来，造成了泊位数量严重不足，许多车辆占道停车，严重影响了城市道路的通行效率。

2坡地停车设施的优势

新型坡地立体停车设施是一种利用山地城市坡地来实现汽车存取的设备。以其对山地城市广泛的适应性和功能的可靠性，来实现其独有的优势，见图1。

图1　山地城市新型坡地立体停车设施整体效果图

2.1利用坡地增加泊位供给

山地城市平整土地资源欠缺，可利用的停车资源十分有限，这给城市停车带来了难题。新型坡地停车设施可以把山地城市闲置的坡地有效利用起来，把其改造成能够停放车辆的有效地带，增加泊位供给，缓解城市停车难问题。此举相当于把占道停车的车辆都转移到路边的坡地上，减少其对道路正常行驶车辆的影响，保证了道路的通行能力。

2.2实现不同平面道路间的车辆转移

山地城市道路基本依山而建，一般车道数较少，且单行道居多，车辆只能沿着既定的道路行驶。对于坡地上两条相互平行的道路，由于他们之间存在垂直高差，驾驶员要想从一条道路行驶到另一条道路上，往往需要绕行较远距离，这就无意识地增加了道路上的车流量，不仅会给道路带来拥堵而且造成了资源浪费。坡地停车设施为坡地上不同高层道路间车辆的互相转移提供了便捷途径，大大节省了车辆的绕行距离，同时也相对减轻了部分道路的车辆通行压力。

2.3山地城市对外宣传新名片

新型坡地立体停车设施依山而建，通过个性化的外立面设计，加上全自动的运行模式，科技含量较高，可以打造成城市科技文化教育基地。坡地立体停车场是山地城市发展的产物，带有显著的山地城市特色，对外展示着山地城市的文化魅力，同时也是山地城市对外宣传城市特色的明信片。

3新型坡地停车设施组成及存取车控制策略研究

3.1立体车库组成

3.1.1载运装置

载运装置包含载车器和载运平台。载车器直接承受车辆压力，包括载车板和旋转装置，载车板具有防滑和固定作用，保证车辆安全。旋转装置则可以调整车辆的车头方向，以适应不同道路方向的需求；载运平台主要起支撑和运送作用，主要包括支撑部件和牵引系统。支撑部件承受整个装置的受力作用，保证装置安全牢固；牵引系统则为装置的上下运行提供动力，见图2。

图2　载运装置示意图

3.1.2存取设备

存取设备主要负责把载车器上的车辆安全转移到停车位上以实现车辆停放，或把停车位上的车辆安全转移到载车器上以实现车辆提取。现有的存取设备主要有三种类型：梳齿式、夹车轮式和摩擦轮式。梳齿式和夹车轮式都是直接对车辆轮胎进行操作，容易对车轮造成一定伤害，且这两种方式对车辆停放的位置、轮胎气压状态等要求较高容易产生误判，致使设备无法正常运转。摩擦轮式则无需对车辆进行直接操作，而是通过载车板来实现车辆的存取，充分保证了车辆的安全性。

3.1.3轨道

轨道是安装在坡面上为载运装置提供行走路线的装置。铁轨采用类似火车轨道的形式，直接安装在处理后的坡面上。但因坡面具有一定的倾斜角，载运装置在行走过程中易发生滑动摩擦，给装置的精确定点停靠和运行安全都会造成不可忽视的影响。所以需对轨道表面进行锯齿状处理(载运装置的车轮同)，来增加摩擦力，保证运行的可靠性。

3.1.4安全防护系统

安全防护系统主要是保证整个坡地立体停车设置的安全、可靠、高效地运行。安全防护系统又分为若干安全子系统：载运装置安全子系统、存取设备安全子系统、轨道运行安全子系统、行人防护安全系统。各子系统之间分工协作，任何子系统出现安全预警，整个系统都会进入紧急状态(停止运行，保持现状)，然后把信息传动到值班室，待安全预警消除后，设备才能继续运行。

3.1.5动力系统

动力系统为整个系统的运行提供能源支持。考虑到山地城市的地形特点和自然环境，太阳能和风能储备丰富，因此建议采用太阳能和风能等清洁能源作为系统电力供应。但因设备需求能源巨大及太阳能和风能的不稳定性，还采用正常市电作为能量供应。新型坡地立体停车设施属于特种设备，电力供应要求较高，如运行中断，可能会对车辆及行人造成安全伤害，所以备用能源必不可少。

3.1.6控制系统

控制系统是整个立体停车设施的神经中枢，负责对系统模块工作的控制，保证整个设施的安全有序协调运转和功能实现。具体控制策略如图3所示：

图3　山地城市新型坡地立体停车设施控制策略示意图

3.2存取车控制策略及优化

3.2.1车辆存取原则

目前车辆场存取原则主要有三种：存车优先原则、取车优先原则及原地待命原则[8]。

(1)存车优先原则：载运装置完成存取任务后，如载车器上没有载车板，则在前往入口途中取一块空车位上的载车板，到入口处等待下一条命令；如载车器上有载车板，则直接回到车库入口处。

(2)取车优先原则：载运装置完成存取任务后，如载车器上没有载车板，则在原地待命；如载车器上有载车板，则把载车板放在离自己最近的空车位上，再原地待命。

(3)原地待命原则：载运装置完成上一次存取任务后，不管载车器上是否有载车板，载运装置都会在原地待命。

3.2.2基于停车时域特征的存取车控制策略优化

车库运行过程中，在一天中不同的时段，其车位的使用率会呈现一定的变化规律，且不同时段中车辆的到达率和离开率也会不同。为使车库存取车控制达到最优，需根据停车的时域特性来决定车库存取车控制优先策略。

为研究车库一天当中车辆到达和离开随时间变化的特性，对重庆市不同性质停车库进行实地调研，发现不同性质的停车库在不同时段，其车辆的到达和离开都存在一定规律，具体数据如图4～7所示。

图4　商业区停车时域特性示意图

图5　医院停车时域特性示意图

图6　居住区停车时域特性示意图

图7　商务区停车时域特性示意图

根据图4～7分析可得：商业区车库和医院车库的到达率及离开率随时间变化的趋势相对一致，存取车的优先顺序无法有效判定，因此建议车库的存取车采取原地等待控制策略；居住区车库的车辆到达率和离开率随时间变化有着明显的差异。早晨7～10时，离开率明显高于到达率，下午5～9时，到达率又明显高于离开率，因此建议居住区车库7～9时采用取车优先控制策略，17～22时采用存车优先控制策略，其他时间段则采取原地等待控制策略；商务区车库的停车时域特性和居住区的恰恰相反，建议7～9时采用存车优先控制策略，17～22时采用取车优先控制策略，其他时间段则采取原地等待控制策略。

4车库的智能化管理

车库的智能化管理包括车库的运行、车位信息检测、车位的查询和预定及通过智能诱导系统对驾驶员的停车进行诱导等，这些都需要通过系统软件来进行有效控制。

具体的控制系统软件框架如图8所示。

图8　控制软件框架图

停车信息主要通过手机停车APP向驾驶员发布，驾驶员能够实时查询到停车场的车位剩余情况，如车位较为紧张，还可以提前对车位进行预订，然后通过停车APP中嵌入的导航功能对停车场的位置进行导航，停车结束后还可以使用停车APP对停车费用进行结算，提高了车库的运行管理效率。

5交通影响分析及泊位规模确定方法

山地城市新型坡地立体停车设施属于路外停车设施的一种，其进出车流会对道路正常车流带来一定的影响，进而降低道路通行能力。

5.1交通影响分析

车辆在进入停车场入口时需提前减速，这会对后方行驶的车辆造成一定的延误。在早晚停车高峰期间，由于等待入库的车辆过多，有时还会在车库出入口处形成排队现象，占用正常行驶车道，进一步增加了道路通行压力。因此必须对车库的出入口进行合理的交通组织设计，这样才能减少入库车流对道路正常通行的影响。对于机械式车库通常的处理手段就是设置等候车位，给到达的车辆留有缓冲的地段，等候车位设置方式如图9所示。

图9　等候车位设置方式示意图

5.2泊位规模的确定

停车场的泊位规模主要对进出库车流的大小产生影响。车库的泊位规模及周转率共同决定了早晚高峰期间的进出车流量。因此，车库泊位规模的确定需要结合车库出入口的进出效率、车库周边的停车业态环境，以及车库的等候车位设置条件等影响因素，才能有效避免由于车库泊位选择不当而带来的局部交通拥堵现象，充分发挥出停车设施在城市动静交通中的关键节点作用。

6结语

本文通过对山地城市新型坡地立体停车设施的研究，为解决山地城市停车难问题提供了新思路。主要研究成果如下：

(1)对山地城市新型坡地立体停车设施的系统构成框架进行了研究，并对其工作流程进行了分析。

(2)提出了基于停车时域特性的新型立体车库控制策略优化方法，有利于提升车库的整体运行效率。

(3)文中提出的控制策略只是基于停车时域特性，并未考虑机械车库的运行能量损耗问题，有待进一步深入研究。

参考文献

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[3]刘唐志，彭康，曾超.老旧小区机械式立体停车设施选型方法研究[J].公路与汽运，2015(2)：49-53.

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[7]李泽新，王蓉.山地城市道路交通环境特点及其控制对策[J].山地学报，2014，32(1)：46-51.

[8]华文瀚.立体车库中存取车机械装置及其控制系统的研究开发[D].成都：西南交通大学，2010.

摘要：为缓解山地城市停车难及停车场建设的土地面积不足的现状，可对山地城市的坡地进行利用，修建新型坡地立体停车场。文章主要对山地城市新型坡地立体停车设施的系统构成及控制策略进行研究，提出了新型立体停车设施的六大主要系统构成及基于停车时域特征的优化控制方法，并对新型立体停车设施的交通影响及泊位规模确定方法进行了分析，阐述了出入口处等候车位的设置方法。

Studies on New Slope 3D Parking Facilities in Mountain Cities

WANG Wei-jun1，LIAO Zhi-bing2

(1.College of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing，400074；2.Yushui Branch of Jiangxi Xinyu Highway Administration，Xinyu，Jiangxi，338025)

Abstract：In order to alleviate the difficult parking situation and the shortage of parking lot construction land in mountain cities，the slope in mountain cities may be utilized to build the new slope 3D parking lot.This article mainly studied on the system configuration and control strategy of new slope 3D parking facility in mountain cities，proposed six major system structure of new 3D parking facilities as well as the optimization control method based on parking time-domain features，analyzed the traffic impact and parking lot size determination method of new 3D parking facilities，and described the setting method of waiting parking at entrance and exit.

Keywords：Mountain cities；Slope parking；Parking feature；New 3D parking facilities；Control strategy；Parking lot size

作者简介

王卫军(1991—)，硕士研究生，研究方向：交通运输工程；

廖志兵(1974—)，工程师，研究方向：道路与桥梁。

基金项目

中图分类号：U491.7+1

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.04.024

文章编号：1673-4874(2016)04-0087-05

收稿日期：2016-03-26

交通运输部科技项目(2012 316 350 110)；重庆市研究生科研创新项目(CYS15187)