停车场出入口通道通行能力与服务水平研究
设计者：冉墨文1，曹影，孙文博
指导教师：杨静 张蕊
（北京建筑工程学院 土木与交通工程学院 北京 100044）
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【摘要】 随着机动车数量的快速增长，城市“停车难”的问题日益加剧，如何提高停车场效率是解决“停车难”问题的重要手段之一。停车场出入口通道通行能力由闸机通行能力和坡段通行能力两方面构成，最终的能力取决于其中的低者。本文首先借鉴高速公路收费站通行能力计算方法，引入闸机服务时间和离开时间，计算评估闸机通行能力；之后参考城市道路路段通行能力计算方法，通过调查饱和流时最小平均车头时距，计算评估坡段通行能力。最后选取负荷度和行车延误作为停车场服务水平的评价指标。基于此对停车场出入口通道服务水平进行划分，并在此基础上最终提出一系列对停车场整体效率提高的措施，对于停车场的建设和优化改造具有现实意义。
【关键词】停车场出入口通道；通行能力；服务水平；负荷度；延误；
前言
当今世界上许多大、中城市的停车难已经成为一个突出的交通问题，也可以说是城市现代化过程中必然出现的问题。新建大规模停车场在寸土寸金的城市是很困难的。通过观察发现，车辆经常堵塞在通道收费闸机以及坡段处。因此停车场出入口通道已经成为制约停车场运行的重要因素。本文通过数据调查与理论分析，首次提出停车场出入口通道通行能力的概念，并建立了相应计算模型，之后通过数据调查与分析对停车场出入口通道服务水平进行指标选取和分级研究，并针对性的提出提高停车场效率的措施。
1.现有研究
停车场出入口通道通行能力和服务水平是停车场建造的重要因素，对这两方面研究，现有一定量的文献资料。其中，《美国道路通行能力手册》【1】（HCM）中指出服务水平的定义为描述交通流运行情况的一种质量标准，通常是通过速度，行程时间等条件来度量这种服务指标。杨海飞在《关于提高城市公共停车场服务水平的研究》【2】中提出在停车行为和意向调查的基础上建立了提高停车场服务水平改建方案而选择的非集计模型，确定了建立停车场通行能力和服务水平的方法。另外，董红彦在《基于模糊理论的停车场服务水平评价》【3】中提出的利用模糊理论建立的模型对停车场的服务水平进行分析的方法，在停车厂建设过程中有一定的参考价值，同时，存在着很多问题。模糊控制的设计尚缺乏系统性，这对复杂系统的控制是难以奏效的。获得模糊规则及隶属函数即系统的设计办法，这在目前完全凭经验进行。此外，祝华婷在《大型专用停车库出入口数量与服务时间的计算方法》【4】中提出利用排队理论对停车场出入口车辆的排
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队等候问题进行描述，分析了停车场入口道的设计长度，研究、评价出口道的通行能力及服务水平。同时，我国停车场(库)相关设计规范对停车场出入口通行能力和服务水平两方面的研究和规定也存在不足，难以给停车场建设中提供更优化的设计规范。结合文献的研究，停车场的通行能管理和服务水平需要进一步的研究和改进。
2.数据调查基本情况
这一次的停车场调查，在调查样本的选择上由于考虑到样本的全面性和科学性，需要覆盖商场、医院、火车站、写字楼等地区的大型停车场，因此我们选择了儿童医院、北京西站、北京站、鼎好、北大门诊、银泰中心、西单大悦城、百安居这8个规模较大且能观察到出入口饱和流的停车场。
表1 部分样本基本情况
地点 儿童医院 北京站 鼎好 北大门诊 银泰中心 大悦城 百安居
泊位数量 收费方式 400 470 600 170 1600 820 1000
刷卡 刷卡 刷卡 刷卡 刷卡 刷卡 电子识别
出入口形式 直坡 曲线 曲线 直坡 螺旋 螺旋 直坡
铺装形式 水泥礓磋 水泥礓磋 水泥 水泥 水泥礓磋 水泥礓磋 水泥
坡度 10% 10% 8% 10% 8% 10% 9%
单向/双向 车道数 单向 单向 双向 单向 单向 单向 双向
2 1 2 1 2 1 2
3、停车场通道设计
3.1通道的宽度
汽车库内的坡道可采用直坡式、曲线式和螺旋式。可以采用单车道和双车道，其最小净宽应符合表2中的规定。
表2 坡道最小宽度
坡道形式
计算宽度
直线单行 直线双行 曲线单行 曲线双行
单车宽+0.8 双车宽+2.0 单车宽+1.0 双车宽+2.2
最小宽度（m）
微型、小型车
3.0 5.5 3.8 7.0
中大型，铰链车
3.5 7.0 5.0 10.0
注:1.资料来源：《汽车库建筑设计规范》 2.此宽度不包括道牙及其他分隔带宽度
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3.2通车道的最大纵向坡度和最小转弯半径
汽车库内通车道的最大纵向坡度和汽车的最小转弯半径应符合表3
表3汽车库内通车道的最小转弯半径及最大纵坡
车辆类型
最小转弯半径（m）
最大纵坡（％） 直线纵坡
微型车 小型车 轻型车 中型车 大型客车/货车 铰接客车/货车
4.5 6.00 6.50—8.00 8.00—10.00 10.50—12.00 10.50—12.50
15 15 13.3 12 10 8
曲线纵坡 12 12 10 10 8 6
注:1.资料来源：《汽车库建筑设计规范》 2.曲线坡道坡坡度以车道中心线计
4.停车场出入口通道通行能力的概念及计算
4.1通行能力相关概念
道路通行能力概念：《道路通行能力手册》（美国）中将道路通行能力定义为：“一定时段和通常的道路、交通与管制条件下，人和车辆通过车道和道路上的一点或均匀断面的最大小时交通量，通常以辆/h或人/h表示。”
本文中将停车场出入口能力定义为：“一定时段和通常的停车场出入口通道条件下，车辆通过出入口和出入口通道的一点或均匀断面的最大小时交通量，通常以pcu/h表示。”这里车辆多指小汽车，当有其他车辆混入时，均采用等效通行能力的当量小客车为单位。
4.2停车场出入口通道通行能力
停车场出入口通道通行能力分为闸机通行能力和坡段通行能力两方面构成，最终的能力取决于其中的低者。参考高速公路收费站通行能力计算公式，引入闸机服务时间和离开时间，计算闸机通行能力；参考城市路段通行能力，通过观察记录饱和流时最小平均车头时距，计算坡段通行能力。 4.2.1 收费闸机通行能力
通过参考高速公路收费站收费闸机的通行能力计算公式，得到收费闸机的通行能力计算公式，如下：
3600Cb?
TS?TG
3
式中：Cb—收费闸机的通行能力(pcu/h)；Ts—平均服务时间，(s)；TG—平均离开时间，(s)
表4 平均服务时间、平均离开时间与闸机通行能力
地点 儿童医院 北京站 鼎好 北大门诊 银泰中心 大悦城 北京西站 百安居 平均值
平均服务时间(s) 入口 5.4 6.0 5.5 5.3 5.2 5.5 8.7 7.0 6.1
出口 26.5 25.4 24.7 20.6 23.4 23.3 30.3 16.4 23.8
平均离开时间(s) 入口 4.5 3.0 4.2 3.5 3.1 3.7 4.2 3.6 3.7
出口 4.3 5.2 5.0 4.1 4.5 3.9 3.4 3.2 4.2
闸机通行能力(pcu/h) 入口 364 400 371 409 434 391 279 340 374
出口 117 118 121 146 129 132 107 184 132
由表4可以看出平均离开时间进出口大致相等，进口总平均服务时间为6.1(s)小于出口总平均服务时间23.8(s)，因此进口闸机通行能力总平均值大于出口闸机通行能力总平均值。由以上分析可知，出口闸机为制约通道能力的重要因素。
4.2.2 坡道通行能力
参考城市道路路段通行能力计算方法，进出口坡段通行能力计算公式： 3600C?
bH
min
式中：Cb—坡段通行能力，(pcu/h)； Hmin—达到饱和流的最小平均车头时距（s）
表5 平均饱和车头时距与坡段通行能力 平均饱和车头时距(s)
地点 儿童医院 北京站 鼎好 北大门诊 银泰中心 大悦城
入口 5.4 4.9 5.6 5.3 4.6 5.2
5.2
坡段通行能力(pcu/h) 入口 667 734 643 679 782 692
699
出口 5.1 4.8 5.8 5.1 4.5 5.0
5.5
4
出口 700 750 621 705 800 720
716
平均值