基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法与流程
本发明属于城市交通规划领域，特别涉及一种基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法、系统、计算机设备和存储介质。
背景技术：
我国部分老旧住宅小区由于建设时间较早，停车位配建标准较低，无法满足目前老旧小区内大量的停车需求，导致很多老旧住宅小区居民车辆夜无所停，只能在周边道路上停放，严重影响周边道路的通行。为了解决老旧住宅小区的停车难问题，一些城市考虑在老旧住宅小区周边规划建设公共停车场，满足老旧住宅小区的停车需求。常用的公共停车场布点规划方法有重心法等方法，这些传统的公共停车场布点方法主要考虑研究区域的空间几何特征等因素，机械地采用空间几何特征等因素来确定公共停车场的布点，由于未能实现公共停车场停车位供应与住宅小区停车需求缺口的有效匹配，往往存在规划公共停车场所供应停车位数量偏多或偏少，以及公共停车场由于可达性较差而使用效率不高等问题。
经长期研究发现，公共停车场停车位的供应规模除了与住宅小区的停车需求缺口密切相关外，公共停车场与住宅小区之间的可达性对公共停车场的高效使用也有较大影响。因此，如果能考虑公共停车场与住宅小区之间的可达性，以及公共停车场停车位供应与住宅小区停车需求缺口之间的匹配关系，建立一种基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法，可实现公共停车场的停车位供应与住宅小区的停车需求缺口的有效平衡，以及公共停车场的高效可达，促进公共停车场的高效利用和住宅小区停车需求缺口的高效满足。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法，根据公共停车场的停车位供给能力和住宅小区停车需求缺口，同时考虑公共停车场与住宅小区之间的可达性，将供应与需求高效准确匹配，确定公共停车场的布点规划方案，以促进公共停车场的停车位供应与住宅小区停车需求缺口的有效平衡，提高公共停车场的可达性，促进公共停车场高效利用和住宅小区停车需求缺口高效满足。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，根据片区内住宅小区分布确定公共停车场的n个初步布点方案，每个初步布点方案中包含m个公共停车场，n和m为大于等于1的自然数；
步骤2，建立公共停车场停车位供应数量测算模型；
步骤3，建立住宅小区停车位需求缺口测算模型；
步骤4，根据步骤2和步骤3建立的测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数；
步骤5，考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数；
步骤6，根据步骤4和步骤5建立的目标函数，建立供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型；
步骤7，根据步骤6建立的布点模型计算各个初步布点方案的模型值，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
进一步地，步骤2中所述公共停车场停车位供应数量测算模型为：
式中，snm为第n个布点方案中第m个公共停车场的停车位供应数量，n＝1,…,n，m＝1,…,m，snm为第n个布点方案中第m个公共停车场的面积，s为单个停车位的面积，lnm为第n个布点方案中第m个公共停车场的可建层数，小于等于可建的最高层数lmax。
进一步地，步骤3所述住宅小区停车位需求缺口测算模型为：
dnmi＝cnmi-rnmi*anmi
式中，dnmi为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的停车需求缺口，dnmi一般为负值，cnmi为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的小汽车数量，rnmi为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的户数，anmi为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的停车位配建标准，i为大于等于1且小于等于i的自然数，i为覆盖范围内住宅小区的个数。
进一步地，步骤4所述根据步骤2和步骤3建立的测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数，具体过程包括：
步骤4-1，计算公共停车场所覆盖范围内各个住宅小区到该公共停车场的概率pi→nm：
式中，pi→nm为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区停车到第m个公共停车场的概率，di→nm为第i个住宅小区到第n个布点方案中第m个公共停车场的最短路径距离，r为公共停车场的影响范围半径；
步骤4-2，计算公共停车场覆盖范围内住宅小区的停车需求到该公共停车场的数量di→nm：
di→nm＝dnmi*pi→nm
式中，di→nm为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的停车需求到第m个公共停车场的数量；
步骤4-3，计算公共停车场的停车需求dnm：
式中，dnm为第n个布点方案中第m个公共停车场的停车需求；
步骤4-4，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口之间供需平衡的目标函数：
对于单个公共停车场，要求公共停车场停车位供应数量大于等于其停车需求，小于等于其所能提供的停车位的最大数量，即：
第n个布点方案的公共停车场停车位供应与停车需求缺口之间的供需平衡的目标函数f1n为：
进一步地，步骤5所述考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数，具体过程包括：
步骤5-1，计算住宅小区对公共停车场的可达性：
式中，dnm为第n个布点方案中第m个公共停车场与其覆盖范围内住宅小区之间的可达性；
步骤5-2，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数f2n：
进一步地，步骤6中所述供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型为fn：
一种基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划系统，所述系统包括：
初步布点方案生成模块，用于根据片区内住宅小区分布确定公共停车场的n个初步布点方案，每个初步布点方案中包含m个公共停车场，n和m为大于等于1的自然数；
第一模型构建模块，用于建立公共停车场停车位供应数量测算模型；
第二模型构建模块，用于建立住宅小区停车位需求缺口测算模型；
第一目标函数建立模块，用于两个所述测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数；
第二目标函数建立模块，用于考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数；
第三模型构建模块，用于根据两个所述目标函数，建立供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型；
最优布点规划方案确定模块，用于所述供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型计算各个初步布点方案的模型值，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
步骤1，根据片区内住宅小区分布确定公共停车场的n个初步布点方案，每个初步布点方案中包含m个公共停车场，n和m为大于等于1的自然数；
步骤2，建立公共停车场停车位供应数量测算模型；
步骤3，建立住宅小区停车位需求缺口测算模型；
步骤4，根据步骤2和步骤3建立的测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数；
步骤5，考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数；
步骤6，根据步骤4和步骤5建立的目标函数，建立供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型；
步骤7，根据步骤6建立的布点模型计算各个初步布点方案的模型值，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1，根据片区内住宅小区分布确定公共停车场的n个初步布点方案，每个初步布点方案中包含m个公共停车场，n和m为大于等于1的自然数；
步骤2，建立公共停车场停车位供应数量测算模型；
步骤3，建立住宅小区停车位需求缺口测算模型；
步骤4，根据步骤2和步骤3建立的测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数；
步骤5，考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数；
步骤6，根据步骤4和步骤5建立的目标函数，建立供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型；
步骤7，根据步骤6建立的布点模型计算各个初步布点方案的模型值，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1)综合考虑了公共停车场停车位供应与住宅小区停车需求缺口之间的供需平衡，实现公共停车场的高效利用和住宅小区停车需求缺口的高效满足。
2)将公共停车场与住宅小区分布、道路网络等要素紧密结合，考虑公共停车场与住宅小区之间的可达性，实现公共停车场与住宅小区的高效联通，有利于方便公共停车场的使用，提高公共停车场的可达性。
3)提出了公共停车场停车位供应数量测算模型、住宅小区停车位需求缺口测算模型，进而提出公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口之间平衡的目标函数模型，该模型综合考虑公共停车场所覆盖范围内各个住宅小区使用该停车场的概率以及停车场自身的规模约束，具有更好地反映在停车场自身规模约束和住宅小区停车需求缺口共同影响下居民停车选择行为特征的优点。
4)提出了公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数模型，该模型综合考虑了住宅小区的停车需求缺口以及住宅小区与停车场之间的最短路径距离两个因素的影响，具有更好地反映在住宅小区停车需求缺口和住宅小区与停车场之间最短路径距离影响下居民停车选择行为特征的优点。
5)结合供需平衡和可达性最优两个方面的目标函数模型，建立了基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型，综合考虑了居民停车选择行为特征、停车场规模约束、住宅小区与停车场之间最短路径的影响等多方面的影响，具有更加符合居民停车行为实际情况，使公共停车场布点规划方案能够更好实现公共停车场高效利用和住宅小区停车需求缺口高效满足的优点。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法的流程图。
图2为一个实施例中公共停车场覆盖住宅小区示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
另外，需要说明的是，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
在一个实施例中，结合图1，提供了一种基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，根据片区内住宅小区分布确定公共停车场的n个初步布点方案，每个初步布点方案中包含m个公共停车场，n和m为大于等于1的自然数；
步骤2，建立公共停车场停车位供应数量测算模型；
步骤3，建立住宅小区停车位需求缺口测算模型；
步骤4，根据步骤2和步骤3建立的测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数；
步骤5，考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数；
步骤6，根据步骤4和步骤5建立的目标函数，建立供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型；
步骤7，根据步骤6建立的布点模型计算各个初步布点方案的模型值，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤2中所述公共停车场停车位供应数量测算模型为：
式中，snm为第n个布点方案中第m个公共停车场的停车位供应数量，n＝1,…,n，m＝1,…,m，snm为第n个布点方案中第m个公共停车场的面积，s为单个停车位的面积，lnm为第n个布点方案中第m个公共停车场的可建层数，小于等于可建的最高层数lmax。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤3所述住宅小区停车位需求缺口测算模型为：
dnmi＝cnmi-rnmi*anmi
式中，dnmi为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的停车需求缺口，dnmi一般为负值，cnmi为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的小汽车数量，rnmi为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的户数，anmi为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的停车位配建标准，i为大于等于1且小于等于i的自然数，i为覆盖范围内住宅小区的个数。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤4所述根据步骤2和步骤3建立的测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数，具体过程包括：
步骤4-1，计算公共停车场所覆盖范围内各个住宅小区到该公共停车场的概率pi→nm：
式中，pi→nm为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区停车到第m个公共停车场的概率，di→nm为第i个住宅小区到第n个布点方案中第m个公共停车场的最短路径距离，r为公共停车场的影响范围半径；
步骤4-2，计算公共停车场覆盖范围内住宅小区的停车需求到该公共停车场的数量di→nm：
di→nm＝dnmi*pi→nm
式中，di→nm为第n个布点方案中第m个公共停车场覆盖范围内第i个住宅小区的停车需求到第m个公共停车场的数量；
步骤4-3，计算公共停车场的停车需求dnm：
式中，dnm为第n个布点方案中第m个公共停车场的停车需求；
步骤4-4，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口之间供需平衡的目标函数：
对于单个公共停车场，要求公共停车场停车位供应数量大于等于其停车需求，小于等于其所能提供的停车位的最大数量，即：
第n个布点方案的公共停车场停车位供应与停车需求缺口之间的供需平衡的目标函数f1n为：
进一步地，在其中一个实施例中，步骤5所述考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数，具体过程包括：
步骤5-1，计算住宅小区对公共停车场的可达性：
式中，dnm为第n个布点方案中第m个公共停车场与其覆盖范围内住宅小区之间的可达性；
步骤5-2，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数f2n：
进一步地，在其中一个实施例中，步骤6中所述供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型为fn：
在一个实施例中，提供了一种基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划系统，所述系统包括：
初步布点方案生成模块，用于根据片区内住宅小区分布确定公共停车场的n个初步布点方案，每个初步布点方案中包含m个公共停车场，n和m为大于等于1的自然数；
第一模型构建模块，用于建立公共停车场停车位供应数量测算模型；
第二模型构建模块，用于建立住宅小区停车位需求缺口测算模型；
第一目标函数建立模块，用于两个所述测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数；
第二目标函数建立模块，用于考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数；
第三模型构建模块，用于根据两个所述目标函数，建立供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型；
最优布点规划方案确定模块，用于所述供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型计算各个初步布点方案的模型值，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
关于基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划系统的具体限定可以参见上文中对于基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法的限定，在此不再赘述。上述基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
步骤1，根据片区内住宅小区分布确定公共停车场的n个初步布点方案，每个初步布点方案中包含m个公共停车场，n和m为大于等于1的自然数；
步骤2，建立公共停车场停车位供应数量测算模型；
步骤3，建立住宅小区停车位需求缺口测算模型；
步骤4，根据步骤2和步骤3建立的测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数；
步骤5，考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数；
步骤6，根据步骤4和步骤5建立的目标函数，建立供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型；
步骤7，根据步骤6建立的布点模型计算各个初步布点方案的模型值，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
关于每一步的具体限定可以参见上文中对于基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1，根据片区内住宅小区分布确定公共停车场的n个初步布点方案，每个初步布点方案中包含m个公共停车场，n和m为大于等于1的自然数；
步骤2，建立公共停车场停车位供应数量测算模型；
步骤3，建立住宅小区停车位需求缺口测算模型；
步骤4，根据步骤2和步骤3建立的测算模型，建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数；
步骤5，考虑住宅小区与公共停车场的可达性，建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数；
步骤6，根据步骤4和步骤5建立的目标函数，建立供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型；
步骤7，根据步骤6建立的布点模型计算各个初步布点方案的模型值，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
关于每一步的具体限定可以参见上文中对于基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法的限定，在此不再赘述。
作为一种具体示例，在其中一个实施例中，以某片区内公共停车场布点规划为例，对本发明基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法进行进一步验证说明。
结合图1，本发明基于供需平衡和可达性最优的公共停车场布点规划方法，包括以下步骤：
1、根据片区内住宅小区分布、道路网布局提出片区内公共停车场布点的三个初步方案，如图2所示，在方案一中，包括3个公共停车场。
2、建立公共停车场停车位供应数量测算模型：以方案一中第1个公共停车场为例，第1个公共停车场的面积为s11＝1500平方米，平面停车场、立体停车场(地下或地下)的单个停车位的面积分别取30平方米、25平方米，一般而言，公共停车场的最高层数不高于5层，lmax＝5。则方案一中第1个公共停车场供应的停车位数量为
3、建立住宅小区停车位需求缺口测算模型：方案一中第1个公共停车场覆盖范围内共有4个住宅小区，以第1个住宅小区为例，其小汽车数量c111＝100辆，户数r111＝150户，停车位配建标准a111＝0.8辆/户，则第1个住宅小区的停车需求缺口d111＝100-150*0.8＝-20个。
4、建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口平衡的目标函数：
4.1、一般而言，公共停车场通过步行到达，步行速度按照50-80米/分钟计算，则5分钟可达的范围区域半径为300米左右，因此预先设置公共停车场的覆盖范围半径r＝300米，第1个住宅小区到方案一中第1个公共停车场的最短路径距离d1→11＝150米，则第1个住宅小区到方案一中第1个公共停车场的概率
4.2、方案一中第1个公共停车场所覆盖范围内第1个住宅小区的停车需求到第1个公共停车场的数量d1→11＝-20*0.5＝-10个；
4.3、按照以上步骤计算方案一中第1个公共停车场所覆盖的其它3个住宅小区的停车需求缺口，最终计算得到方案一中第1个公共停车场的停车需求d11＝-80个：
4.4、建立公共停车场停车位供应数量与住宅小区停车位需求缺口之间供需平衡的目标函数：以方案一中第1个公共停车场为例，其面积为1500平方米，如果建设平面停车场则仅能提供
5、建立公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数：
5.1、以方案一中第1个公共停车场为例，第1个住宅小区到方案一中第1个公共停车场的最短路径距离d1→11＝150米，第1个住宅小区的停车需求缺口d111＝100-150*0.8＝-20个，第1个住宅小区与方案一中第1个公共停车场的可达性为
5.2、方案一的公共停车场与住宅小区之间可达性的目标函数
6、按照以上步骤计算方案二的目标函数f12、f22，方案三的目标函数f13、f23，分别计算方案一、方案二、方案三的供需平衡和可达性最优的公共停车场布点模型值f1、f2、f3，取其中最大模型值的初步布点方案为片区内公共停车场的布点规划方案。
综上，本发明考虑公共停车场与住宅小区之间的可达性，将公共停车场的停车位供应与住宅小区的停车需求缺口紧密结合，能促进公共停车场的高效利用和住宅小区停车需求缺口的高效满足。具有针对性强的优点。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！