车辆行驶轨迹在停车泊位设计中的应用

摘要：本文通过车辆行驶轨迹模拟来进行停车泊位布局设计，在一定的情况下以期尽量减低停车场内单车停放面积，使停车场内停车数量的最大化和最优化，充分发挥停车场的停车效率。

关键词：停车 车辆轨迹 模拟 设计

一、 概述

社会经济的发展使得居民生活水平不断提高，城市小汽车拥有量也不断攀升，目前我国的城市交通规划大多只重视城市道路设施的建设，往往忽略停车位的预留和建设，以致城市停车位越来越紧张，停车难是继城市交通拥堵后又一影响城市交通运行的重大问题。除新建停车场以满足停车需求外，对停车场进行合理的布局设计，最大限度的发挥停车场的停车效率，也可以在一定程度上缓解停车泊位供需矛盾。在停车场规模确定、建筑功能以及主要结构物布局等因素的影响下，如何充分利用停车场空间，实现停车场泊位数量的最大化和最优化是停车场设计的关键问题。

二、 停车场规范使用中的问题

为规范停车场的规划设计工作，国家主管部门出台了一系列的规范如《汽车库建筑设计规范》、《停车场规划设计规范》等，以上规范对停车泊位尺寸、适用条件、主要通道宽度等具体参数均进行了规定，但这些规范在实际操作过程中还是存在诸多的局限性，存在问题如下：

（1） 柱网影响下的停车场通车道宽度以及空间界定

既有《汽车库建筑设计规范》对汽车库内的通车道宽度进行了规定，其中规定一般小型车垂直后退停车的通车道宽度不小于5.5米，其中有柱网情况下空间距离如下图1所示意：

以上规定对一般泊位布局相对整齐的停车库的适用，其中通车道的最小宽度即为柱网与柱网之间（或停车位边线）的距离，但是大部分用地为集约建设，导致地下停车库也布置了大量构筑物，受此影响通车道和柱网以及车位的空间相对关系存在诸多可能性，以下两种情况下停车道宽度的最小距离就无法依照《汽车库建筑设计规范》的规定进行设计。

根据图2可以看出，虽然图2左图中两柱网之间的距离为通车道的实际宽度，按照规范要求其宽度为5米，不满足规范规定，但是测量内侧车位边线与柱网之间的距离则大于5.5米，在实际使用中小型车辆也能快速的进出停车位，不存在使用不便的情况。同样在图2右图中当停车场内部的通车道不是一条直线时，其通车道如果计算垂直通道宽度方向为5米，但是垂直车位方向的宽度则大于5.5米，在实际使用过程中，小型车辆也能便捷的进出该车位。

以上仅列举了几种停车车库通车道情况，在实际停车库规划设计过程中还存在非常多的特殊情况，均不能很好的依照常先行规范。

（2） 停车场曲线坡道宽度的计算

对于停车库内曲线坡道的最小内半径、外半径以及坡道宽度相关也进行了计算原理说明，但是对于具体设计人员来说，这些计算公式相对复杂，也不够形象直观，没有一个相对的指标范围来供设计人员选用。

（3） 停车二次调整问题

既有规范对于停车库内的车位布局、尺寸、与构筑物的距离、通车道的宽度指标是基本按照一次行驶即完成停车的全部过程，而实际车辆进出停车位过程中若进行多次调整停车，则需要的几何空间可明显少于一次行驶入，而带来的问题是造成停车库建筑空间的浪费，有限的空间内实际停车数量变少，造成停车效率下降。在资源日益紧缩的情况下，如何充分利用空间是停车场规划设计人员关心的问题。

三、 以车辆行驶轨迹模拟解决实际问题

（1） 解决思路

考虑到现行相关停车场库设计规范的局限性，如何采用更优的方法使得停车场规划设计中停车泊位布局达到最优，数量最大化，停车效率最高，同时解决现有停车场库设计中的现实问题，笔者认为不应仅依照现有规范，而更应采用以车辆停车行驶轨迹来确定计算汽车在停车设施中行驶所需要的静态空间。主要体现在：汽车在通车道进行回转之后才能够进入泊位，因此通车道几何设计尺寸应满足汽车回转要求，即可以通过汽车回转轨迹来确定不同汽车回转轨迹下通车道尺寸。停车轨迹模型已经成熟，在此基础上实现停车轨迹的可视化模拟，可以直观的判断具体停车泊位的布局的合理性。

（2） 车辆行驶轨迹模拟原理

根据阿克曼原理，基本回转轨迹是指最小半径进行回转的轨迹。小型汽车基本回转轨迹较样条曲线等轨迹更加容易计算，如图2.3和图2.4所示意。

从图2.3和2.4可以看出，在绘制轨迹前先选取车辆前、后轴中心这一固定呈圆周运动的点为特征点，在以不同角度下车身外廓与前、后轴中心的相对关系进行连续计算，从而形成连续的的轨迹点，再形成连续的轨迹线。目前国内外多种软件已经可以完美模拟各种车型的行驶轨迹。

四、 案例介绍

车辆轨迹模拟及其应用软件将在停车场规划设计中发挥越来越重要的作用，下面作者将在实际工作中使用车辆轨迹模拟的案例进行简要说明。

（1） 案例一：优化通车道宽度

下图中，位于停车场坡道右侧的停车泊位区域主要的通车道宽度在3.5-4米，通车道布局形式不规则，在停车泊位设计过程中，运用停车轨迹模拟（下图中蓝色线框）后发现右侧的构筑物完全阻碍了图中416号车位的车辆进出运行。因此为充分利用空间，保证车辆进出的静态空间，建议构筑物退出车辆运行区域，保证通车道的空运行间。

（2） 案例二：新增小汽车泊位

下图中，原565号车位所在位置为构筑物，其边缘距离下方的停车位约4米，按照既有规范，在此处设置停车位是无法满足规范规定的通车道最小宽度要求。按照空间条件进行停车位行驶轨迹模拟如下图所示，565号车位的进出没有受到通车道空间的束缚，进出顺畅，因此在此设置停车泊位是可行的。

（3） 案例三：模拟车库坡道及出入口转弯处运行

车库内出入口坡道转弯处是车库内事故高发点，原因是由于收到内部空间的限制，坡道出入口转弯半径不足而造成。如果在车库设计过程中，对每个坡道的出入口处均进行轨迹模拟，可以保证出入口转弯半径可达到最低要求。良好的出入口坡道设置可以保障车库的高效的交通运转，下图为设置良好的车库单向坡道车辆进出模拟轨迹。

五、 建议

在当前停车问题日益突出的情况下，如何规划和设计好停车场以及提高停车场的利用效率是解决停车难问题的重要出路。如今相关规范在停车场内部的不完善，导致诸多设计人员在采用具体标准时产生困惑，为了科学合理的进行停车场规划设计工作，建议采用车辆行驶轨迹模拟为核心，确定车辆行驶所需空间，使得停车场停车泊位设计的最合理、最经济、最优化。

参考文献：

（1）《汽车停放设施几何设计关键问题研究》， 李龙

（2）《前轮转角和车轮制动状态对汽车轨迹模拟的影响》， 胡远志 李一兵 张伟