基于停車行為分析的出行路徑選擇研究

雷昆峰，黃志鵬,2，張衛(wèi)華

(1.合肥工業(yè)大學 汽車與交通工程學院，安徽 合肥 230009； 2.東南大學 交通學院，江蘇 南京 210009)*

基于停車行為分析的出行路徑選擇研究

雷昆峰1，黃志鵬1,2，張衛(wèi)華1

(1.合肥工業(yè)大學 汽車與交通工程學院，安徽 合肥 230009； 2.東南大學 交通學院，江蘇 南京 210009)*

城市交通系統(tǒng)中，停車需求與供給的矛盾關系引發(fā)的靜態(tài)交通問題越來越嚴重，路網(wǎng)中存在大量的巡游交通，降低了路網(wǎng)的通行效率.對出行者停車行為進行分析，建立了由路網(wǎng)出行費用、停車費用及感知步行費用等組成的廣義出行費用函數(shù)，基于Kirchhoff模型與隨機用戶均衡理論構(gòu)造了考慮路段及轉(zhuǎn)向費用的路徑選擇模型，并通過算例進行驗證.結(jié)果表明：隨機用戶均衡狀態(tài)下出行者步行時間感知差異及停車場特性會影響出行者路徑及停車場選擇，停車場分擔率與步行感知時間呈負相關，與停車場的特性值呈正相關.

城市交通；停車行為；步行感知；停車場特性；路徑選擇；隨機用戶均衡

0 引言

城市交通系統(tǒng)中，出行是動態(tài)交通和靜態(tài)交通相互轉(zhuǎn)換、相互制約的過程.近年來，許多城市不僅出現(xiàn)了動態(tài)交通擁堵等一系列問題，而且靜態(tài)交通問題也越來越嚴重，尤其是由于停車需求與供給的矛盾關系引發(fā)的停車問題，從而導致車輛在出行終點需要花費大量時間尋找停車泊位，同時路網(wǎng)中產(chǎn)生部分巡游交通，致使通行效率降低.

面對日益嚴重的靜態(tài)交通問題，諸多學者對出行路徑選擇進行一系列的研究，Leurent F等[2]通過分析停車和路徑選擇的影響因素，具體分析了某一區(qū)域的停車現(xiàn)狀，得到停車流量分配結(jié)果，但其并沒有考慮到路段容量約束對于分配問題的影響.Yu Nie等[3]在流量分配模型中加入路段容量約束，運用拉格朗日乘子法及罰函數(shù)法進行求解.嚴海等[4]考慮了特殊條件下的停車配流問題，構(gòu)造了基于Logit的出行者交通選擇行為模型.李志純、朱道立[5]在模型中同時加入路段及停車場容量約束，分析對出行者旅行選擇和停車行為有顯著影響的因素.但是，在對整個停車行為分析過程中，并未考慮停車場至目的地步行感知時間及停車場特性對出行者路徑及停車場選擇的影響.

因此，本文對停車決策過程進行分析，運用離散選擇模型對出行者路徑及停車場選擇問題進行建模，并加入路段及轉(zhuǎn)向容量約束，同時考慮了停車場屬性及出行者步行時間感知差異對路徑及停車場選擇的影響.

1 停車行為分析

完整的出行包含以下決策過程，即：出發(fā)時間、終點選擇、出行方式選擇、路徑選擇.當出行方式選擇為自駕車時，出行者將產(chǎn)生針對車輛的停車行為，進而引起出行過程中的停車決策.

出行者駕車從起點到終點后，附近必然存在多個停車場.同時，起點至不同停車場間存在多條路徑.因此，出行者的停車行為分為三個階段：①從出行起點到停車場之間的路徑選擇；②停車場選擇；③從停車位到出行終點的步行過程.假定r為出行起點，s為出行終點，Pl為可供選擇的停車場，整個出行過程如圖1所示.

圖1 出行過程示意

將整個出行過程看作一個整體，假設出行者在出行起點做出停車決策，那么在確定出行終點后，出行者根據(jù)各個路徑的整體效用進行選擇.但由于停車行為的三個階段在決策過程中是相互制約的，多個停車場間的選擇及停車場到出行終點步行過程都會對出行者從起點到停車場之間的路徑選擇產(chǎn)生影響，而停車場到出行終點的步行過程同樣對出行者在多個停車場間的選擇產(chǎn)生影響.因此，研究步行時間與感知步行時間的函數(shù)關系及停車場特性的函數(shù)表現(xiàn)形式對分析出行者的停車行為顯得尤為重要.

1.1 感知步行時間函數(shù)

步行時間是指從停車場到出行終點之間的平均步行時間.在停車場選擇過程中，步行時間是影響出行者停車選擇的重要因素，同樣的行駛時間和步行時間，出行者對步行的心理感知時間通常要比出行時間長，因為出行者在經(jīng)歷路網(wǎng)行駛、選擇停車后從停車場至出行終點需要消耗時間，需要消耗體力.不同的步行時間下，出行者對步行時間的感知具有差異.一般來說，步行時間越短，出行者步行過程中感知時間與實際時間差別越小，反之，出行者感知時間隨步行時間增加而顯著增加.因此，考慮出行者步行實際感知特點，假設步行時間的懲罰系數(shù)與步行時間長短有關，出行者步行感知時間與實際步行時間相互關系符合冪函數(shù)分布.停車是一個持續(xù)的過程，當車輛進入停車場后，所處的狀態(tài)便為停車狀態(tài)，因此停車后的步行過程是有時間間斷的往返過程.

出行者從停車場k到達出行終點s的感知步行時間wks計算，如式(1)所示

式中,tks為停車場k與出行終點s間的步行時間;b為步行時間感知系數(shù).

1.2 停車場特性函數(shù)

出行者對停車場的選擇往往會考慮停車場特性，但相同停車場對于不同出行者的吸引強度是不同的，通過構(gòu)建停車場特性函數(shù)，來描述停車場對出行者的吸引能力.停車場泊位利用率及周轉(zhuǎn)率反映了停車供需關系，用其代表停車場服務水平，而采用停車場類型及容量代表其固有屬性，模型如(2)所示：

式中,ok為停車場k的停車場類型修正系數(shù),立體停車樓、地下停車庫、平面停車場的修正系數(shù)分別取1、1.05、1.1[6]；Ck為停車場容量；gk為停車場k的泊位利用率；?k為泊位周轉(zhuǎn)率；α、β、γ為影響因素權重系數(shù)，采用德爾菲法確定.

2 出行路徑選擇模型

出行者在進行出行決策時，會受到個體靜態(tài)特性的影響，如性別、年齡、行為習慣、風險的態(tài)度及以往的出行經(jīng)驗信息等[8].根據(jù)個體的選擇行為，出行者在不確定性路網(wǎng)條件下的停車決策，是在特定狀態(tài)下選擇其所認知到的效用最大的備選方案.

2.1 出行廣義費用模型

研究出行費用構(gòu)成是出行者停車決策及路徑選擇的基礎.通過出行者停車行為的分析，得出整個停車選擇過程的費用由三部分組成，分別為路網(wǎng)中路段及轉(zhuǎn)向通行費用、停車費用及步行至出行終點的時間費用.本文采用時間刻度來衡量出行費用，從起點r至出行終點s的出行中選擇停車場k的廣義費用Srks為：

2.2 路徑選擇模型

在停車選擇過程中，出行者根據(jù)整個過程產(chǎn)生的效用值進行停車決策.路徑固定效用值與廣義費用成反比，從出行起點r至出行終點k的出行中選擇停車場k的固定效用函數(shù)，如式(4)所示[8]；整個路徑的隨機效用函數(shù)，如式(5)所示；假設隨機項εk相互獨立且服從Kirchhoff分布，則建立離散型停車場選擇模型，如式(6)所示[9]；從出行起點r到停車場k的交通流量qrk滿足流量守恒約束，如式(7)所示[1].

式中,Vrks為出行起點r至出行終點s選擇停車場k的固定效用值;Urks為隨機效用值；εk表示隨機誤差項;θ為模型的敏感系數(shù);Prk為出行者選擇停車場k的概率.

3 算例分析

算例網(wǎng)絡如圖2所示，由1個O-D對(其中r為出行起點，s為出行終點)、7個道路節(jié)點、2個停車場p1和p2組成.

圖2 算例網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

算例中，路段出行費用[10]及交叉口轉(zhuǎn)向延誤[11]分別采用式(8)、(9)計算：

表1 零流阻抗及路段通行能力參數(shù)

表2 轉(zhuǎn)向弧通行能力

停車場相關數(shù)據(jù)，如停車場類型、容量、泊位利用率、周轉(zhuǎn)率，及停車費率、步行距離等，具體數(shù)據(jù)如表3所示.

表3 停車場參數(shù)

本文相關參數(shù)取值分別為時間價值參數(shù)a=0.1.根據(jù)德爾菲法得到影響因素權重系數(shù)取α=0.6，β=0.2，γ=0.2.

出行者停車場選擇受步行時間感知系數(shù)的影響，式(1)中b為出行者對步行時間的感知系數(shù)，假設其他條件不變，b分別取1，1.1，1.3，1.5，1.7時各停車場分擔率變化規(guī)律如圖3所示.停車場分擔率指選擇特定停車場的停車流量與總停車需求的比值.

圖3 步行時間感知系數(shù)與停車場分擔率變化關系

由圖3可見，當其他條件不變時，隨著b的增加，停車場1的停車分擔率逐漸增加，而停車場2的分擔率則相應降低.當b從1變?yōu)?.7時，停車場2的分擔率分別為48.41%，48.94%，50.39%，52.38%，54.82%，上升幅度分別為0.53%，1.45%，1.99%，2.44%.b值越大，出行者對步行時間的感知越敏感，步行時間對出行者停車場選擇越重要，而出行者選擇停車場1和停車場2后的步行時間存在顯著差異，因此停車場分擔率呈現(xiàn)如圖的變化趨勢.可以認為，步行時間直接影響出行者對停車場的選擇，實際停車場規(guī)劃過程中應該注重停車場服務范圍的確定，來降低出行者的時間感知與實際時間的差距，提高停車場的服務水平.

停車場特性值對流量分配結(jié)果的影響如表4所示.

表4 路段流量變化情況

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、圖4所示，根據(jù)停車場的固有屬性和服務水平得到各個停車場的特性值，在模型中加入停車特性值函數(shù)后，路網(wǎng)中的流量得到重新分配.從圖中可以看到，未加入特性值停車場1和停車場2的需求基本上相等，而當加入特性值后，停車場1和停車場2分配的停車需求更契合其固有屬性和服務水平.因此，及時發(fā)布停車信息，誘導出行者合理選擇停車設施，可以有效的調(diào)整停車場間的流量，減少巡游交通，提高確定通行效率.

圖4 停車場需求量變化情況

4 結(jié)論

本文研究了停車場特性及出行者步行時間感知差異對路徑和停車場選擇的影響.通過算例驗證建立的路徑選擇模型，分析出隨機用戶均衡狀態(tài)下不同步行時間感知系數(shù)與各停車場需求比例的變化情況，以及停車場特性對流量分配結(jié)果的影響情況.

(1)當不同停車場平均步行時間存在差異時，步行感知系數(shù)越大，停車場的分擔率越??；當出行者對停車場的步行感知時間越長，該停車場的分擔率越小;

(2)當停車場的特性值越大時，停車場對出行者的吸引能力越強，停車場的分擔率越大.

相對于傳統(tǒng)的路徑選擇模型，從心理感知角度考慮出行者對步行時間的感知差異，以及停車場特性對出行者停車行為的影響，能夠合理的描述出行者的整個出行過程，對停車場服務半徑的確定及誘導信息的發(fā)布提供可靠的參考依據(jù).

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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

國家自然科學基金資助項目(51578207)

雷昆峰(1992-)，男，碩士研究生; 黃志鵬(1976-)，男，講師，博士，主要從事區(qū)域及城市交通系統(tǒng)規(guī)劃理論與方法研究

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