基于停车行为分析的出行路径选择研究

雷昆峰，黄志鹏,2，张卫华

(1.合肥工业大学 汽车与交通工程学院，安徽 合肥 230009； 2.东南大学 交通学院，江苏 南京 210009)*

基于停车行为分析的出行路径选择研究

雷昆峰1，黄志鹏1,2，张卫华1

(1.合肥工业大学 汽车与交通工程学院，安徽 合肥 230009； 2.东南大学 交通学院，江苏 南京 210009)*

城市交通系统中，停车需求与供给的矛盾关系引发的静态交通问题越来越严重，路网中存在大量的巡游交通，降低了路网的通行效率.对出行者停车行为进行分析，建立了由路网出行费用、停车费用及感知步行费用等组成的广义出行费用函数，基于Kirchhoff模型与随机用户均衡理论构造了考虑路段及转向费用的路径选择模型，并通过算例进行验证.结果表明：随机用户均衡状态下出行者步行时间感知差异及停车场特性会影响出行者路径及停车场选择，停车场分担率与步行感知时间呈负相关，与停车场的特性值呈正相关.

城市交通；停车行为；步行感知；停车场特性；路径选择；随机用户均衡

0 引言

城市交通系统中，出行是动态交通和静态交通相互转换、相互制约的过程.近年来，许多城市不仅出现了动态交通拥堵等一系列问题，而且静态交通问题也越来越严重，尤其是由于停车需求与供给的矛盾关系引发的停车问题，从而导致车辆在出行终点需要花费大量时间寻找停车泊位，同时路网中产生部分巡游交通，致使通行效率降低.

面对日益严重的静态交通问题，诸多学者对出行路径选择进行一系列的研究，Leurent F等[2]通过分析停车和路径选择的影响因素，具体分析了某一区域的停车现状，得到停车流量分配结果，但其并没有考虑到路段容量约束对于分配问题的影响.Yu Nie等[3]在流量分配模型中加入路段容量约束，运用拉格朗日乘子法及罚函数法进行求解.严海等[4]考虑了特殊条件下的停车配流问题，构造了基于Logit的出行者交通选择行为模型.李志纯、朱道立[5]在模型中同时加入路段及停车场容量约束，分析对出行者旅行选择和停车行为有显著影响的因素.但是，在对整个停车行为分析过程中，并未考虑停车场至目的地步行感知时间及停车场特性对出行者路径及停车场选择的影响.

因此，本文对停车决策过程进行分析，运用离散选择模型对出行者路径及停车场选择问题进行建模，并加入路段及转向容量约束，同时考虑了停车场属性及出行者步行时间感知差异对路径及停车场选择的影响.

1 停车行为分析

完整的出行包含以下决策过程，即：出发时间、终点选择、出行方式选择、路径选择.当出行方式选择为自驾车时，出行者将产生针对车辆的停车行为，进而引起出行过程中的停车决策.

出行者驾车从起点到终点后，附近必然存在多个停车场.同时，起点至不同停车场间存在多条路径.因此，出行者的停车行为分为三个阶段：①从出行起点到停车场之间的路径选择；②停车场选择；③从停车位到出行终点的步行过程.假定r为出行起点，s为出行终点，Pl为可供选择的停车场，整个出行过程如图1所示.

图1 出行过程示意

将整个出行过程看作一个整体，假设出行者在出行起点做出停车决策，那么在确定出行终点后，出行者根据各个路径的整体效用进行选择.但由于停车行为的三个阶段在决策过程中是相互制约的，多个停车场间的选择及停车场到出行终点步行过程都会对出行者从起点到停车场之间的路径选择产生影响，而停车场到出行终点的步行过程同样对出行者在多个停车场间的选择产生影响.因此，研究步行时间与感知步行时间的函数关系及停车场特性的函数表现形式对分析出行者的停车行为显得尤为重要.

1.1 感知步行时间函数

步行时间是指从停车场到出行终点之间的平均步行时间.在停车场选择过程中，步行时间是影响出行者停车选择的重要因素，同样的行驶时间和步行时间，出行者对步行的心理感知时间通常要比出行时间长，因为出行者在经历路网行驶、选择停车后从停车场至出行终点需要消耗时间，需要消耗体力.不同的步行时间下，出行者对步行时间的感知具有差异.一般来说，步行时间越短，出行者步行过程中感知时间与实际时间差别越小，反之，出行者感知时间随步行时间增加而显著增加.因此，考虑出行者步行实际感知特点，假设步行时间的惩罚系数与步行时间长短有关，出行者步行感知时间与实际步行时间相互关系符合幂函数分布.停车是一个持续的过程，当车辆进入停车场后，所处的状态便为停车状态，因此停车后的步行过程是有时间间断的往返过程.

出行者从停车场k到达出行终点s的感知步行时间wks计算，如式(1)所示

式中,tks为停车场k与出行终点s间的步行时间;b为步行时间感知系数.

1.2 停车场特性函数

出行者对停车场的选择往往会考虑停车场特性，但相同停车场对于不同出行者的吸引强度是不同的，通过构建停车场特性函数，来描述停车场对出行者的吸引能力.停车场泊位利用率及周转率反映了停车供需关系，用其代表停车场服务水平，而采用停车场类型及容量代表其固有属性，模型如(2)所示：

式中,ok为停车场k的停车场类型修正系数,立体停车楼、地下停车库、平面停车场的修正系数分别取1、1.05、1.1[6]；Ck为停车场容量；gk为停车场k的泊位利用率；ϑk为泊位周转率；α、β、γ为影响因素权重系数，采用德尔菲法确定.

2 出行路径选择模型

出行者在进行出行决策时，会受到个体静态特性的影响，如性别、年龄、行为习惯、风险的态度及以往的出行经验信息等[8].根据个体的选择行为，出行者在不确定性路网条件下的停车决策，是在特定状态下选择其所认知到的效用最大的备选方案.

2.1 出行广义费用模型

研究出行费用构成是出行者停车决策及路径选择的基础.通过出行者停车行为的分析，得出整个停车选择过程的费用由三部分组成，分别为路网中路段及转向通行费用、停车费用及步行至出行终点的时间费用.本文采用时间刻度来衡量出行费用，从起点r至出行终点s的出行中选择停车场k的广义费用Srks为：

2.2 路径选择模型

在停车选择过程中，出行者根据整个过程产生的效用值进行停车决策.路径固定效用值与广义费用成反比，从出行起点r至出行终点k的出行中选择停车场k的固定效用函数，如式(4)所示[8]；整个路径的随机效用函数，如式(5)所示；假设随机项εk相互独立且服从Kirchhoff分布，则建立离散型停车场选择模型，如式(6)所示[9]；从出行起点r到停车场k的交通流量qrk满足流量守恒约束，如式(7)所示[1].

式中,Vrks为出行起点r至出行终点s选择停车场k的固定效用值;Urks为随机效用值；εk表示随机误差项;θ为模型的敏感系数;Prk为出行者选择停车场k的概率.

3 算例分析

算例网络如图2所示，由1个O-D对(其中r为出行起点，s为出行终点)、7个道路节点、2个停车场p1和p2组成.

图2 算例网络结构

算例中，路段出行费用[10]及交叉口转向延误[11]分别采用式(8)、(9)计算：

表1 零流阻抗及路段通行能力参数

表2 转向弧通行能力

停车场相关数据，如停车场类型、容量、泊位利用率、周转率，及停车费率、步行距离等，具体数据如表3所示.

表3 停车场参数

本文相关参数取值分别为时间价值参数a=0.1.根据德尔菲法得到影响因素权重系数取α=0.6，β=0.2，γ=0.2.

出行者停车场选择受步行时间感知系数的影响，式(1)中b为出行者对步行时间的感知系数，假设其他条件不变，b分别取1，1.1，1.3，1.5，1.7时各停车场分担率变化规律如图3所示.停车场分担率指选择特定停车场的停车流量与总停车需求的比值.

图3 步行时间感知系数与停车场分担率变化关系

由图3可见，当其他条件不变时，随着b的增加，停车场1的停车分担率逐渐增加，而停车场2的分担率则相应降低.当b从1变为1.7时，停车场2的分担率分别为48.41%，48.94%，50.39%，52.38%，54.82%，上升幅度分别为0.53%，1.45%，1.99%，2.44%.b值越大，出行者对步行时间的感知越敏感，步行时间对出行者停车场选择越重要，而出行者选择停车场1和停车场2后的步行时间存在显著差异，因此停车场分担率呈现如图的变化趋势.可以认为，步行时间直接影响出行者对停车场的选择，实际停车场规划过程中应该注重停车场服务范围的确定，来降低出行者的时间感知与实际时间的差距，提高停车场的服务水平.

停车场特性值对流量分配结果的影响如表4所示.

表4 路段流量变化情况

路段Ca/(P·h-1)加入前加入后L1-21600908.33884.03L1-320001091.671115.97L2-4600321.96304.51L2-51000586.37579.52L3-51200676.90674.90L3-6800414.77441.07L4-P1600321.96304.51L5-P11200670.69541.75L5-P21000592.58712.67L6-P2800414.77441.07

如表4、图4所示，根据停车场的固有属性和服务水平得到各个停车场的特性值，在模型中加入停车特性值函数后，路网中的流量得到重新分配.从图中可以看到，未加入特性值停车场1和停车场2的需求基本上相等，而当加入特性值后，停车场1和停车场2分配的停车需求更契合其固有属性和服务水平.因此，及时发布停车信息，诱导出行者合理选择停车设施，可以有效的调整停车场间的流量，减少巡游交通，提高确定通行效率.

图4 停车场需求量变化情况

4 结论

本文研究了停车场特性及出行者步行时间感知差异对路径和停车场选择的影响.通过算例验证建立的路径选择模型，分析出随机用户均衡状态下不同步行时间感知系数与各停车场需求比例的变化情况，以及停车场特性对流量分配结果的影响情况.

(1)当不同停车场平均步行时间存在差异时，步行感知系数越大，停车场的分担率越小；当出行者对停车场的步行感知时间越长，该停车场的分担率越小;

(2)当停车场的特性值越大时，停车场对出行者的吸引能力越强，停车场的分担率越大.

相对于传统的路径选择模型，从心理感知角度考虑出行者对步行时间的感知差异，以及停车场特性对出行者停车行为的影响，能够合理的描述出行者的整个出行过程，对停车场服务半径的确定及诱导信息的发布提供可靠的参考依据.

[1]四兵锋,高自友.交通运输网络流量分析与优化建模[M].北京：人民交通出版社,2013.

[2]LEURENT F,BOUJNAH H.A user equilibrium, traffic assignment model of network route and parking lot choice,with search circuits and cruising flows[J].Transportation Research Part C Emerging Technologies,2014,47:28- 46.

[3]NIE Y,ZHANG H M,LEE D H.Models and algorithms for the traffic assignment problem with link capacity constraints[J].Transportation Research Part B Methodological,2004,38(4):285- 312.

[4]严海,杨晓光,严宝杰.特殊活动的停车选择模型研究[J].中国公路学报,2005(2):90- 93.

[5]李志纯,朱道立.能力约束下的停车行为模型及其求解算法[J].中国公路学报,2007(5):89- 94.

[6]王庆纲,陆惠丰.公共停车场停车服务指数模型探讨[J].中国市政工程,2015(6):7- 8.

[7]钱堃,陈垚,毛保华.考虑换乘时间影响的城市轨道交通路径选择行为研究[J].交通运输系统工程与信息,2015(2):116- 121.

[8]王燕.基于期望效用理论与前景理论的出行决策模型对比研究[D].成都：西南交通大学,2011.

[9]林徐勋,隽志才,倪安宁.基于Kirchhoff分布方程交通分配模型研究[J].科技管理研究,2013(18):203- 206.

[10]李悦.城市交通诱导系统可变信息标志关键问题研究[D].北京：北京交通大学,2007.

[11]邵长桥.平面信号交叉口延误分析[D].北京：北京工业大学,2002.

Research on Travel Route Choice based on Parking Behavior Analysis

LEI Kunfeng1,HUANG Zhipeng1,2,ZHANG Weihua1

(1.School of Automobile and Traffic Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China； 2.School of Transportation,Southeast University,Nanjing 210009,China)

In urban traffic system,the static traffic problem caused by the contradiction between parking demand and supply is becoming more and more serious,and cruising flow affects the traffic efficiency of the road network.The traveler parking behavior was analyzed,and the generalized travel cost function,which was made up of the network travel costs,parking fees and perceptive walking costs and so on,was established.The route selection model considering the cost of road and diversion was constructed.Based on Kirchhoff model and the stochastic user equilibrium theory,it was verified by a numerical example.The results show that the traveler route and parking choice are affected by the traveler perceptive walking time and parking lot characteristics under the condition of stochastic user equilibrium.The correlation analysis indicate that parking sharing rate have a negative correlation with the traveler perceptive walking time and a positive correlation with parking lot characteristics value.

urban traffic；parking behavior;perceptive walking;parking lot characteristics;route choice；stochastic user equilibrium

1673- 9590(2017)05- 0001- 05

A

2016- 12- 22

国家自然科学基金资助项目(51578207)

雷昆峰(1992-)，男，硕士研究生; 黄志鹏(1976-)，男，讲师，博士，主要从事区域及城市交通系统规划理论与方法研究

E-mail:Leikunfeng@mail.hfut.edu.cn.