1.本发明涉及城市交通运输规划领域，具体涉及城市建成区路侧停车规划方法及算法。
背景技术：
：：2.随着城镇人口的增加，机动车保有量的快速提升，导致停车泊位出现供需不足的情况，严重影响城市交通，如何合理规划停车泊位成为静态交通亟需解决的问题。我国停车研究起步较晚，国内学者基于城市人口规模、城市用地规模、机动车保有量、交通政策和机动车od预测五种方法计算城市停车需求。为降低设置路侧停车泊位对路网通行能力的影响，国内外学者对泊位优化的研究主要有以下三方面：(1)路侧停车行为对交通的影响(2)通过管理策略提高泊位周转率降低对道路交通的影响(3)优化城市中心商业区停车方案。3.随着汽车保有量的增加，城市车辆停放问题日益突出，设置路侧停车泊位可有效提升城市建成区停车供给能力，为实现动静态交通的和谐统一，提出道路通行与停车需求相协调的路侧停车规划方法成为亟需解决的问题。本发明研究的是城市建成区路侧停车泊位优化，主要体现在：一是目前关于停车需求的预测主要针对区域内所需的全部数量，未对路侧停车需求的求解提出具有较强实用性的方法，如何计算路侧停车泊位需求成为亟需解决的问题；二是如何在现有城市路网的基础上，合理的规划路侧停车泊位，减少对交通网络的影响，使得路网通行能力达到最大。基于以上问题，本实施例求解区域路侧停车泊位需求量，并选取道路优先级指标作为权重系数，通过设置路侧停车泊位后道路通行能力变化函数建模，研究城市路侧停车泊位设置方法。技术实现要素：4.本发明的目的在于提供城市建成区路侧停车规划方法及算法，以解决路侧停车泊位规划合理性的问题。5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：6.城市建成区路侧停车规划方法及算法，包括以下步骤：7.s1.获得研究区域内停车需求总量；8.s2.确定区域内符合设置路侧泊位的道路优先级模型；将道路优先级作为权重系数，在路侧设置停车位后通行能力函数公式，建立路网通行能力模型；9.s3.最后基于设置路侧停车泊位后道路通行能力和道路优先级，以路网通行能力最大为目标函数，道路可容纳最大路侧停车泊位为约束条件，构建路网通行能力模型，使用序列二次规划法计算出各条道路应规划的停车泊位数量。10.作为优选，所述的s1步骤中，采用测算的方式获得研究区域内停车需求总量，具体为：研究区域内停车需求总量由固定停车场、开放停车场和路侧停车三部分构成，计算公式为：c＝c1+c2+c311.式中：c为停车需求总量(辆)；c1为固定停车场需求数量(辆)；c2为开放停车场需求数量(辆)；c3为路侧停车需求数量(辆)；12.通过调查开放停车场和路侧停车泊位现状，得到停车总量n；为最大程度减少对道路通行的影响，计算出开放停车场可容纳最大车辆数n1；13.基于以上两个条件，计算出路侧停车泊位需求数量，计算公式为：[0014][0015]开放停车场可容纳最大车辆数计算公式为：[0016]式中：n1为开放停车场可容纳最大车辆数；ε为开放停车场利用率；为开放停车场周转率，既医院、商业餐饮娱乐、旅馆、影剧院会议中心、博物馆图书馆展览馆、体育场馆和学校七种用地类型的停车场周转率；k为修正系数，修正系数根据《城市道路交通规划设计规范》gb50220-95规定，城市中心停车场取1.1-1.3，其他地区取1。[0017]作为优选，所述的s2步骤中，基于道路条件、和道路距周边居民区距离三个条件，确定区域内符合设置路侧泊位的道路优先级，在上述三个条件的基础之上，增加停车泊位与周边居民区的距离和道路长度两个条件，构建五个条件建立路侧停车约束模型如下：[0018]约束条件：[0019]a.双向通行车道参数：[0020]w≥15,0＜v/c≤0.8,ai＝1,ci＝1[0021]w≥15,0.8＜v/c,ai＝1,ci＝0.7[0022]9≤w＜15,0＜v/c≤0.8,ai＝0.8,ci＝1[0023]9≤w＜15,0.8＜v/c,ai＝0.8,ci＝0.7[0024]b.为单向通行车道参数：表示车道宽度、v/c为最大服务交通量与基本通行能力之比；[0025]w≥6,0＜v/c≤0.8,ai＝0.6,ci＝1[0026]c.0＜l≤500,di＝1[0027]l＞500,di＝0.8[0028]l为距周边居民区的距离；[0029][0030]ti表示道路长度与交通量乘积的占比；li表示各条道路的长度；vi表示个条道路的交通量。[0031]作为优选，基于五个条件建立路侧停车约束模型，得到道路优先级模型如下：[0032][0033]约束条件：[0034]w≥15,0＜v/c≤0.8,ai＝1,ci＝1[0035]w≥15,0.8＜v/c,ai＝1,ci＝0.7[0036]9≤w＜15,0＜v/c≤0.8,ai＝0.8,ci＝1[0037]9≤w＜15,0.8＜v/c,ai＝0.8,ci＝0.7[0038]w≥6,0＜v/c≤0.8,ai＝0.6,ci＝1[0039]0＜l≤500,di＝1[0040]l＞500,di＝0.8[0041][0042]作为优选，在所述的s3步骤中，为了能够全面合理的评价城市路网运行状况，将道路优先级作为权重系数，在路侧设置停车位后通行能力函数公式：[0043][0044]式中：xa为设置路侧停车泊位数；其余参数见下方改进路网通行能力模型；结合道路优先级权重系数，构建了路网通行能力模型：[0045]目标函数：约束条件：[0046][0047][0048][0049]式中：ci,max为道路最大通行能力，即未置路侧停车带的道路通行能力[0050](veh/h)；ci,min为道路最小通行能力，即泊位数为xi,max时的道路通行能力[0051](veh/h)；xi为路段i设置的泊位数；xi,max为路段可设置的最大泊位数目(个)；ζ为相当小的参数，取0.001；di为路段的车道宽度；γ为停车位宽度与道路通行宽度的调整系数，取0.5。[0052]作为优选，在所述的s3步骤中，采用路侧停车优化的算法设计：[0053]路侧停车优化的求解分为三个阶段，第一阶段为研究区域内现状停车调查并求解路侧停车需求量；第二阶段为确定道路优先级；第三阶段为非线性有约束的区域路网通行能力最大时路侧停车泊位量求解，具体算法为：[0054]fmincon函数中的序列二次规划法，在每一步迭代中求解二次规划子问题，并用bfgs法更新拉格朗日hessian矩阵，得出最优解。[0055]作为优选，所述的s3步骤中，采用路侧停车优化的算法迭代及计算进程如下：[0056]step1数据采集：对研究区域停车现状进行调查，主要采集停车场利用率、停车场周转率、停车场容量和区域内道路信息；[0057]step2将研究区域数据整理归类，得到研究区域内是否需要设置路侧泊位；[0058]step3通过道路优先级模型，得到研究区域内可设置路侧停车泊位路段及道路优先级；[0059]step4利用路网通行能力模型，初始化参数，按照模型约束条件得到初始可行解x0；[0060]step5调用fmincon函数，若算法终止，则计算结束，否则转入下一判定条件。[0061]与现有技术相比，本发明至少能产生以下一种有益效果：通过本发明可合理规划路侧停车泊位，路网通行能力模型延误低于常规设置方案，有效降低了设置路侧停车泊位后对道路通行能力的影响。附图说明[0062]图1为本发明的流程图。[0063]图2为本发明的城市建成区路侧停车算法流程图。[0064]图3为研究区域路网信息。[0065]图4为权重系数。[0066]图5为设置路侧泊位后道路通行能力变化图。[0067]图6为趋于最优解过程。具体实施方式[0068]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0069]图1、图2示出了此种城市建成区路侧停车规划方法及算法，下面结合图例列举几个实施例。[0070]实施例1：[0071]1.1模型建立[0072]本实施例将停车场分为固定停车场、开放停车场和路侧停车三类。住宅区、医院、学校以及其他不对外开放停车场定义为固定停车场；商业区和一些对外营业停车场定义为开放停车场；路侧停车是指占用一部分用于车辆行驶的道路空间，为出行者提供一种快捷方便的停车方式。首先对研究区域的停车现状进行调查，通过调查数据分析区域内固定停车场和开放停车场是否满足现有停车需求，若满足，则不需进行优化，若不满足，则计算出需要设置路侧停车泊位需求量；然后通过道路优先级模型，确定符合设置路侧停车泊位路段，并给出道路优先级，优先级越高表示设置泊位的可能性越大；最后，基于本实施例所建立的路网通行能力模型，得出规划方案，工作流程如图1所示。[0073]1)路侧泊位需求[0074]研究区域内停车需求总量由固定停车场、开放停车场和路侧停车三部分构成，计算公式为[0075]c＝c1+c2+c3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(1)[0076]式中：c为停车需求总量(辆)；c1为固定停车场需求数量(辆)；c2为开放停车场需求数量(辆)；c3为路侧停车需求数量(辆)。[0077]通过调查开放停车场和路侧停车泊位现状，得到停车总量n。为最大程度减少对道路通行的影响，计算出开放停车场可容纳最大车辆数n1。基于以上两个条件，计算出路侧停车泊位需求数量，计算公式为[0078][0079]开放停车场可容纳最大车辆数计算公式为[0080][0081]式中：n1为开放停车场可容纳最大车辆数；ε[0082]为开放停车场利用率；为开放停车场周转率，既医院、商业餐饮娱乐、旅馆、影剧院会议中心、博物馆图书馆展览馆、体育场馆和学校七种用地类型的停车场周转率；k为修正系数，修正系数根据《城市道路交通规划设计规范》gb50220-95规定，城市中心停车场取1.1-1.3，其他地区取1。[0083]针对不同的用地类型，应选取相应的停车周转率，本发明列举了城市用地的七种类型，如表1所示。[0084]表1七种用地类型的停车周转率table1parkingturnoversforsevenlandtypes[0085][0086]2)道路优先级模型[0087]本发明基于道路通行条件、车行道路路面实际宽度和机动车高峰小时v/c比三个条件，具体见表2。在上述三个条件的基础之上，增加了停车泊位与周边居民区的距离和道路长度两个条件，基于五个条件建立路侧停车约束模型，可得到设置路侧停车泊位道路优先级。[0088]表2设置路侧停车位的道路条件table2roadconditionsforroadsideparkingspaces[0089][0090]注：停车位设置需同时满足车行道路路面实际宽度w和机动车高峰小时v/c两个限制条件。[0091]基于以上条件，道路优先级模型如下。目标函数：[0092][0093]约束条件：[0094]w≥15,0＜v/c≤0.8,ai＝1,ci＝1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(5)[0095]w≥15,0.8＜v/c,ai＝1,ci＝0.7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(6)[0096]9≤w＜15,0＜v/c≤0.8,ai＝0.8,ci＝1ꢀꢀꢀꢀꢀ(7)9≤w＜15,0.8＜v/c,ai＝0.8,ci＝0.7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(8)[0097]w≥6,0＜v/c≤0.8,ai＝0.6,ci＝1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(9)[0098]0＜l≤500,di＝1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(10)[0099]l＞500,di＝0.8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(11)[0100][0101]式中：w表示规划区域内各路段设置停车泊位的优先级；式(5)、(6)、(7)、(8)为双向通行车道参数；式(9)为单向通行车道参数；表示车道宽度、v/c为最大服务交通量与基本通行能力之比；l为距周边居民区(居民区，一般指在城市较为集中的居住地，且具有一定规模，满足居民区的还应有相关配套设施，比如：学校、医院、市场等距离。)；ti表示道路长度与交通量乘积的占比；li表示各条道路的长度；vi表示个条道路的交通量。[0102]3)路网道路通行能力模型[0103]道路通行能力是指在正常的道路、交通、管制以及运行质量要求下，单位时间内道路设施在某点或某断面处通过的最大车辆数。城市路网是由多条不同的道路交互连接组成的，而每条道路是由多条不同的路段组成的，为了能够全面合理的评价城市路网运行状况，本发明将道路优先级作为权重系数，在路侧设置停车位后通行能力函数公式(13)，建立路网通行能力模型。[0104][0105]式中：xa为设置路侧停车泊位数；其余参数见改进路网通行能力模型。[0106]结合道路优先级权重系数，构建了路网通行能力模型。[0107]目标函数：[0108]约束条件：[0109][0110][0111][0112]式中：ci,max为道路最大通行能力，即未置路侧停车带的道路通行能力(veh/h)；nicmi,为道路最小通行能力，即泊位数为xi,max时的道路通行能力(veh/h)；xi为路段i设置的泊位数；xi,max为路段可设置的最大泊位数目(个)；ζ为相当小的参数，建议取0.001；di为路段的车道宽度，城市道路宽度为3.75m；γ为停车位宽度与道路通行宽度的调整系数，建议取0.5。[0113]2、算法设计[0114]路侧停车优化的求解分为三个阶段，第一阶段为研究区域内现状停车调查并求解路侧停车需求量；第二阶段为确定道路优先级；第三阶段为非线性有约束的区域路网通行能力最大时路侧停车泊位量求解。本发明采用的算法为，fmincon函数中的序列二次规划法，在每一步迭代中求解二次规划子问题，并用bfgs法更新拉格朗日hessian矩阵，得出最优解，为决策者提供最终的规划方案，迭代及计算进程如图2所示：[0115]step1数据采集。对研究区域停车现状进行调查，主要采集停车场利用率、停车场周转率、停车场容量和区域内道路信息。[0116]step2将研究区域数据整理归类，得到研究区域内是否需要设置路侧泊位。[0117]step3通过道路优先级模型，得到研究区域内可设置路侧停车泊位路段及道路优先级。[0118]step4利用路网通行能力模型，初始化参数，按照模型约束条件得到初始可行解x0。[0119]step5调用fmincon函数，若算法终止，则计算结束，否则转入下一判定条件。[0120]step6重复step4-step5，直至算法终止，得出最优解。[0121]3、算例与仿真[0122]以昆明市盘龙区东华街道为例，街道西以环城东路为界，东以金汁河及迎溪村实际管辖线、蒋家营村实际管辖线为界，南以人民东路为界，北以穿金路为界，路网信息如图3所示。[0123]3.1泊位需求计算[0124]过对昆明市盘龙区东华街道停车现状调查，得到东华街道日均停车需求量为10000次。本区域范围内共有开放停车场29个，累计可提供停车泊位数为4050个。根据区域地理位置，停车场利用率ε取0.7，泊位周转率取3.0，修正系数k取1.1。依据公式(1)、(2)和(3)，得到每日开放停车场可容纳最大车辆停放数为7732次，因此须提供日均路侧停车泊位需求量为2268次，考虑停车场利用率、泊位周转率和修正系数三个参数后，经计算得到路侧泊位设置数为1188个。[0125]3.2道路优先级划分[0126]依据城市主干道和次干道不设置路侧停车泊位的原则和实地调查可得出延安医院附近可提供路侧泊位的道路有17条，按照小龙路、中营路、文艺路、田园路、东华东路、东华路、春登街、源文路、知春街、新宁巷、文汇巷、稻香巷、小龙巷、新安巷、连环路、新龙巷、新安里顺序依次编号为1-17。依据道路优先级模型，v/c分别取最大服务交通量、高峰小时交通量、年平均日交通量与基本通行能力之比；常规设置方法即道路交通量与路侧停车泊位成反比，交通量最小的路段设置满以后，依次设置次小路段，直至达到区域路侧停车泊位需求量为止。按照以上四种分类，可得到不同的权重系数，如图4所示。[0127]3.3路网通行能力计算[0128]通过3.1和3.2得到可设置路侧停车泊位的路段及道路基本条件，按照[0129]《城市道路工程设计规范》cjj37-2012可知，行车速度为30km/h时，单车道通行能力为1600pcu/h。通过道路优先级模型计算可得泊位设置方案如表3-表6所示。[0130]表3常规设置方法table3generalsetupscheme[0131][0132]表4最大服务交通量与基本通行能力之比table4ratioofmaximumservicedtraffictobasiccapacity[0133][0134]表5高峰小时交通量与基本通行能力之比table5ratioofpeakhourtrafficvolumetobasiccapacity[0135][0136]表6年平均日交通量与基本通行能力之比table6ratioofannualaveragedailytrafficvolumetobasiccapacity[0137][0138]依据最大服务交通量与基本通行能力之比，设置路侧泊位后道路通行能力变化如图5所示。[0139]通过模型可得出常规设置方案和基于改进路网通行能力后，路网通行能力分别为28031pcu/h、29947pcu/h、29845pcu/h和30127pcu/h，与常规设置方案对比路网通行能力分别提高了6.84％、6.47％和7.47％，趋于最优解过程如图6所示。[0140]3.4模型仿真验证[0141]为验证模型可行性，利用交通仿真软件vissim在平峰交通量和高峰交通量条件下对研究区域路网进行交通仿真。分别对比未设置路侧停车泊位、常规设置路侧停车泊位和基于路网通行能力设置路侧停车泊位3种交通延误，选用总停车延误、停车次数、车均延误、总延误时间和总行程时间5个指标分析模型可行性。与传统路侧停车泊位设置方法对比，基于路网通行能力设置方法在平峰交通量和高峰交通量条件下，总停车延误减少68.9％和19.7％；停车次数减少52.6％和28.3％；车均延误37.0％和12.0％；总延误时间减少35.3％和16.7％；总行程时间减少14.3和12.9％。与结果可知，不同交通量条件下，各指标变化率不同，但各项指标均有减少，显著提升了路网的整体通行效率，对改善道路交通条件有明显作用。结果如表7和表8所示。[0142]表7平峰交通量3种方式下交通延误对比table7comparisonoftrafficdelayunderthreemodesofflatpeaktrafficvolume[0143][0144]表8高峰交通量3种方式下交通延误对比table8comparisonoftrafficdelayunderthreemodesofpeaktrafficvolume[0145][0146]本发明研究了城市建成区路侧规划方法，得到研究区域内路侧停车泊位需求数量，基于路网通行能力最大的条件下，提出一种新的路侧停车泊位规划模型，通过实例和仿真验证表明：所提模型优化了区域内路侧停车泊位设置，提高路网整体通行效率，验证了模型的可行性。需要指出的是，本发明没有考虑规划区域之外的停车需求对路侧停车泊位的影响，未来将进一步研究各区域之间相互影响程度，完善路侧泊位规划方法。[0147]在本说明书中所谈到多个解释性实施例，指的是结合该实施例描述的具体方法包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任意一实施例描述一个方法时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种方法落在本发明的范围内。当前第1页12当前第1页12