智能化停车诱导系统关键理论和实施技术研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 9 4 3.05MB 61 页 15积分

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摘要

提高停车管理水平是智能停车诱导系统(简称 IPGS)的主要功能，IPGS 通过调

节现有停车供给与停车需求之间的关系来缓解停车问题。本文在借鉴国内外已有

的PGIS 的研究成果的基础上，对智能停车诱导信息系统的关键理论及实施技术进

行进一步研究。

首先研究了国内外对智能化停车诱导信息系统的关键理论及设施技术的研

究，对系统的功能特征及已有的研究成果的了解，发现现有的智能停车诱导系统

存在的不足，提出改进意见。

通过对智能化停车诱导系统功能的分析，对智能化停车诱导系统的总体框架

和逻辑结构以及其物理支撑和逻辑支撑进行了研究。根据对智能化停车诱导系统

的结构功能及城市路网的复杂性，认为 IPGS 的控制模式应该分级控制，并对该控

制模式进行了研究。

研究了智能化停车诱导系统的出行前诱导子系统。首先研究了该子系统相关

功能和完成相关功能所需要的技术支撑，接着对停车选择行为及影响该行为的因

素进行了研究，在以上研究的基础上，根据用户的偏好建立停车选择模型。

停车场的泊位占用情况直接决定着停车行为是否能顺利完成，所以预测短时

间内停车场的泊位变化是智能化停车诱导的主要功能，相关的理论智能停车诱导

系统的关键理论之一。智能化停车诱导系统的预测技术的关键所在是预测的准确

性。本文利用排队论知识和概率论知识对停车场的停放条件进行了研究。在刨除

偶然因素影响的基础上，借助以往的调查数据对车辆到达和离去的规律进行研究，

发现车辆的到达和离去服从泊松分布，以及停车场泊位占用情况的变化趋势具有

周期性。本文在假设停车者相互独立、完全相信诱导信息及不排队等候的前提下，

认为在短时间内车辆的到达和离开率是定值，利用概率论、排队论和时间序列分

析的方法建立在短时间内停车场有效泊位预测模型并利用算例对模型进行了论

证。最后本文对泊位的发布形式及发布决策进行了研究。

关键词：智能化停车诱导系统控制模型出行前诱导停车选择预测

模型

ABSTRACT

The main function of the Intelligent Parking Guidance System Shorted IPGS is to

improve the level parking management. IPGS adjusts the existing parking supply and

parking demand to Solve the parking problem. In this paper, The exiting domestic and

abroad results was called to give a further study on Critical theory and implementing

technology of the Intelligent Parking Guidance System.

First ,A study on exiting domestic and abroad results was done to have a good

understanding on features on the system .Then Proposed a Improvements to the

inadequate of the system.

Based the analysis of the features of the system, a research was given to the general

framework and logical structure of the system. The physical support and logic support of

the IPGS was deeply studied , so as to determine a control mode to adjust to the complex

Structure and Function of the system, to adjust to the complex network of the city. And

the Hierarchical control model recognized in this paper.

Pre-trip induced subsystem was also studied in this paper .To build a model

according to the preferences of Parkers, Features and technical support of the subsystem

and the parking choice behavior, the factors impacted on the parking choice behavior was

studied.

The occupation of parking spaces directly determined the completion of the parking

behavior, so the prediction of trace park was one of the most important feature of IPGS.

the correlation technique of prediction was also one of most important technique. The

accuracy of prediction was the key to the IPGS. In this paper the Queuing theory and

Probability theory was called to give a study to the Parking possibility. Giving no

consider to the causal factors, using the past data, a study on the discipline of the cars

arrive and go, to find the arrive and go of the cars comply with Poisson distribution, and

the occupation of parking spaces comply with periodicity. Premising that the arrive of

cars was independent, Parkers Completely trusted the guidance information ,Parkers gave

no consider to Queuing, a forecast model of effective berths was built using the Queuing

theory, Probability theory and Time series analysis. Then a example was called to prove

the feasibility of the model. The paper gave a study to the form of information publication

and the decision on information publication at last .

Key Word: Intelligent parking guidance system, Control model,

Pre-trip guidance, Parking choice, Prediction model

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论 ...................................................................................................................1

§ 1.1 研究背景 ..........................................................................................................1

§ 1.2 智能化停车诱导系统的简介 ..........................................................................1

§ 1.3 智能化停车诱导系统的功能要求及特征要求 ..............................................3

§ 1.3.1 智能化停车诱导系统的功能要求 ...........................................................3

§ 1.3.2 智能化停车诱导系统的特征要求 ...........................................................3

§ 1.4 国内外研究现状 ..............................................................................................4

§ 1.4.1 国外研究现状 ...........................................................................................4

§ 1.4.2 国内研究现状 ...........................................................................................5

§ 1.5 论文的研究内容及意义 ..................................................................................5

§ 1.5.1 停车诱导系统研究的不足 .......................................................................6

§ 1.5.2 论文研究内容和意义 ...............................................................................7

§ 1.5.3 技术路线 ...................................................................................................7

第二章智能化停车诱导系统的设计原理及规划设计 ..............................................8

§ 2.1 系统的设计原理及总体结构 ..........................................................................9

§ 2.2 系统的设计原理及总体结构 ..........................................................................9

§ 2.2.1 IPGS 的设计原理 ..................................................................................... 9

§ 2.2.2 IPGS 的结构 ............................................................................................. 9

§ 2.3 IPGS 各个子系统的设计 .............................................................................. 11

§ 2.3.1IPGS 各子系统之间的关系 .................................................................... 11

§ 2.3.2 信息采集子系统 .....................................................................................12

§ 2.3.3 信息传输子系统 .....................................................................................15

§ 2.3.4 信息处理子系统 .....................................................................................16

§ 2.3.5 信息发布子系统 .....................................................................................16

§ 2.4 IPGS 的相关技术及技术支撑 ...................................................................... 18

§ 2.4.1 IPGS 的相关硬件要求 ........................................................................... 18

§ 2.4.2 IPGS 的技术支撑 ................................................................................... 19

§ 2.5 IPGS 的控制模式 .......................................................................................... 20

§ 2.5.1 控制模式分类及控制模式的选择 .........................................................20

§ 2.5.2 各级控制的功能 .....................................................................................20

§ 2.6 本章小结 ........................................................................................................21

第三章出行前停车选择研究 .....................................................................................22

§ 3.1 出行前停车诱导系统的结构框架 ................................................................22

§ 3.2 前智能化停车诱导系统的功能设计 ...........................................................22

§ 3.3 出行前停车诱导系统的相关支持技术 ........................................................25

§ 3.4 影响停车行为的主要因素 ............................................................................26

§ 3.4.1 停车选择的过程 .....................................................................................26

§ 3.4.2 停车行为影响因素 .................................................................................26

§ 3.5 停车选择模型 ................................................................................................27

§ 3.5.1 停车选择模型的建立思路 .....................................................................27

§ 3.5.2 初级选择 .................................................................................................28

§ 3.5.3 优化选择过程 .........................................................................................31

§ 3.6 本章小结 ........................................................................................................35

第四章有效泊位预测研究 .........................................................................................36

§ 4.1 停车场服务机制 ............................................................................................36

§ 4.1.1 车辆的停放条件及研究停放条件的意义 .............................................36

§ 4.1.2 车辆到达与离去的分布规律 .................................................................36

§ 4.1.3 停车场的服务过程 .................................................................................41

§ 4.2 有效泊位的预测及空余泊位发布技术 ........................................................45

§ 4.2.1 预测方法及典型预测模型研究 .............................................................45

§ 4.2.2 空余泊位的发布 .....................................................................................50

§ 4.3 本章小结 ........................................................................................................51

第五章结论及展望 .....................................................................................................52

§ 5.1 论文研究的结论 ............................................................................................52

§ 5.2 发展趋势展望 ................................................................................................52

参考文献 .....................................................................................................................54

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .........................................57

致谢 ...........................................................................................................................58

第一章绪论

§1.1 研究背景

停和行是交通行为的组成，停车行为作为交通行为中的一个重点环节，既是

交通出行的终点也是下一个交通出行的起点。但是长久以来人们忽略了停车问题，

只重视行管理与控制,导致停车问题越来越严重，尤其是车辆保有量的增加以后，

停车供给与需求的矛盾已经成为亟待解决的问题。

目前静态交通的问题日益严峻，对动态交通有严重的影响已经影响、对环境

产生危害。停车者为寻找停车泊位，在路上低速徘徊，使道路上行驶的车辆不断

的变换车速，而车辆的排放物又与车速的有直接关系，车辆排放物随车速的变化

而不断发生变化。根据相关研究表明，当车速由 50km/h 降低至 20km/h 时，其排

放的一氧化碳和氮氢化物将增加 50%左右[1]。

目前停车问题主要表现为以下三种形式：一是停车设施短缺，供给不能满足

需求；二是车辆乱停乱放，导致道路交通无法正常运行；三是停车设施供给不足

中还有停车设施利用不充分的现象，该现象与土地利用有关，不同的土地利用性

质及开发程度，所产生的停车需求及需求分布也不近相同。解决当前问题的办法

有两个：增加停车设施建设和对现有停车设施进行科学的管理。但是由于土地利

用的限制，停车设施的扩建不是解决该问题的最好办法。从科学发展的角度来看，

在扩建停车设施的同时，对停车设施进行科学的管理，使其得到合理的利用，才

是利于发展的好办法。

对停车者进行停车诱导，是一种科学的管理方式。随着车辆的保有辆在不断

的增加，停车需求量也在不断的增加，原来传统的停车管理模式已经不能满足管

理需求。停车管理越来越智能化与信息化，停车诱导就是信息化与智能化的产物，

停车诱导信息系统(Parking Guidance and Information System,简称 PGIS)是智能化

停车管理的一种手段，PGIS 以多级信息发布为载体，提供停车场（库）的位置、

空满状态等信息，指引驾驶员停车[2]。

在调节停车需求在空间时间上的分布不均上 GPIS 有很好的效果，而 GPIS 在

减少因寻找泊位产生的道路交通、缓解道路交通拥挤等方面有很好的作用。使整

个交通系统运行效率、停车场的经营条件得到了提高和改善，同时使商业区的经

济活力得到增加。

§1.2 智能化停车诱导系统的简介

智能化停车诱导系统是在 PGIS 的基础上产生的，简称 IPGS。典型的 PGIS 主

要由可变信息显示板、停车场技术装置、控制中心及通信网络组成，控制中心接

收并处理停车场传来的信息，并在可变信息板显示出来[3]。虽然这种诱导模式比较

智能化停车诱导系统关键理论和实施技术研究

实用简单，但是，在所提供的信息有限的情况下，无法考虑不同驾驶员的不同要

求，系统与使用者之间无法实现互动。IPGS 针对 PGIS 这一缺点，结合 PGS 定位

系统，根据车辆所在的位置、所要到达目的地为驾驶员提供最优停车场，并且提

供通往停车场的最佳路径。IPGS 是由主控中心、分控中心、智能停车场的计数装

置、车载 GPS 定位及接收装置、路边可变信息显示板（VMS）及通信网络组成[3]。

IPGS 与PGIS 的不同之处在于，可以通过图 1-1 和图 1-2 对比得到

图1-1 IPGS 的信息传递

图 1-2 PGIS 的信息传递

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摘要提高停车管理水平是智能停车诱导系统(简称IPGS)的主要功能，IPGS通过调节现有停车供给与停车需求之间的关系来缓解停车问题。本文在借鉴国内外已有的PGIS的研究成果的基础上，对智能停车诱导信息系统的关键理论及实施技术进行进一步研究。首先研究了国内外对智能化停车诱导信息系统的关键理论及设施技术的研究，对系统的功能特征及已有的研究成果的了解，发现现有的智能停车诱导系统存在的不足，提出改进意见。通过对智能化停车诱导系统功能的分析，对智能化停车诱导系统的总体框架和逻辑结构以及其物理支撑和逻辑支撑进行了研究。根据对智能化停车诱导系统的结构功能及城市路网的复杂性，认为IPGS的控制模式应该分级控制，...

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