智能化停车场管理体系研究

    0 引言

    随着社会经济的发展，机动车拥有量迅速增长，居民乘小汽车出行的次数增多，许多城市“停车难、难停车” 的问题日渐显著，供需紧张、乱收费、违章停车、进出停车场不易、寻找停车场困难等现象普遍存在，影响了城市景观，更影响着与动态交通的和谐发展。不仅如此，目前大部分城市的停车设施大多量上不足，质上简陋。许多停车场内的停车标志、停车泊位线、导向箭头、减速垫、车辆诱导标志等停车管理设施严重短缺。自动收费设备缺乏，乱收费现象严重；泊位引导系统不完善，驾驶人停车取车困难；停车诱导信息缺乏，驾驶人寻找可利用的停车泊位比较困难。部分停车场甚至只管停车收费，而根本不管车辆停放期间的安全，一旦丢失，把责任推卸得一干二净。这都在一定程度上导致了车主放弃停车场，而在路旁、单位门前等空地乱停乱放，违章停车现象严重，停车场利用率较低。

    要缓解或解决停车难题，首先需要在停车场法规规章的约束和保障下，根据城市经济、人口、面积、道路状况、功能分区、车辆拥有量等因素进行系统的、科学的停车场规划；其次要根据停车场规划、车流运行特性和道路网布局，进行路外停车场和路内停车场的配置与建设；在停车规划与配置建设完成之后，需要进行合理完善的停车场管理。而经国内外实践表明单纯依靠停车场的供应无法满足日益增长的停车需求，加上目前我国城市停车泊位“绝对不足”与“相对过剩” 的矛盾现象普遍存在，停车场的智能化科学管理就显得尤为重要。

    据北京工业大学交通工程实验室在北京西单地区的有关调查结果显示见图1，假如设置了停车诱导系统(Parking Guidance Information System，PGIS)，92% 的被访者表示会利用PGIS。这就说明如果PGIS设置的科学并且合理，是很有可能会收到明显效果的，从而为设置PGIS提供了可能性和可行性。而据新华信咨询公司在停车费对消费者汽车生活的影响调查中显示，71．9%的有车族认为目前停车场只管收费缺乏管理，有31．7%的有车族认为停车管理员乱收费，52．1%的有车族认为停车秩序混乱，这些为进行智能化停车管理体系研究提供了现实基础。

    进行停车场智能化管理的意义在于：规范停车秩序，与动态交通和谐发展；避免乱收费现象，提高停车收费的可信度；提高停车管理人员的工作效率，减轻工作人员的劳动强度；扩充停车信息的可利用形式以及范围，提高停车泊位利用率；提高找寻停车位的便利性，减轻交通污染；保障车辆安全出入停车场以及停车期间的安全，减少损失；停车泊位引导系统的采用，减少了车主进入停车场后寻找停车位的时间。 

图1 使用PGIS的意向

    1 国内外研究现状

    目前国内外大多是针对某一方面的研究，例如停车诱导系统，停车收费系统等，取得了良好的效果，为智能化停车场管理体系的研究提供了理论与实践基础。

    早在1971年，在德国的亚琛市就建立了停车诱导系统。这也被认为是世界上最早的停车诱导系统。该系统对市内的12处停车场在主要的交叉路口设置了光电显示的停车场诱导标志，截至1980年控制对象增加到了40处，诱导标志由远距离控制，促进了现有停车场的有效利用。日本于1973年在柏市建立了日本最早的停车诱导系统。所提供的信息以停车场的使用状况、车位数以及停车场的位置等为主。日本的停车诱导信息发布系统集成在日本警察厅开展的UTMS(Universal Traffic Management System)项目中，通过UTMS的交通管理综合集成系统发布停车诱导信息。日本采用区域、主要路口、停车场内三级引导电子显示牌，显示停车场在区域中的位置，停车场的行车方向和是否有空车位的信息。大约同一时期在法国、英国、瑞士等国也相继建立了类似的系统。

    北京于2001年起先后在王府井、北京站以及西单等地区建立了停车诱导系统。上海于2002年起在黄浦区建立了“停车诱导系统示范” 工程，整个工程共有36处、64块停车诱导发布牌，覆盖了整个黄浦区中心区域，包括39个对外开放停车库的5900多个车位，对停车难的解决起到了一定的辅助作用。近年来，广州、沈阳、太原、青岛等城市相继建立了停车诱导系统，取得了一定的效果。

    2 目前研究的不足之处

    2．1 单一模块的研究，缺乏系统化

    目前，停车场的智能化管理体系大多是基于单一模块的，停车收费系统、泊位引导系统、停车信息诱导系统等在理论研究和实践应用中大都是孤立的，缺乏有效的系统集成，虽然起到了一定程度的缓解停车难的作用，但其效能没有得到充分的利用。例如停车者利用方便的停车信息找到了停车位，但进入停车场泊车困难、车辆停车期问的安全性不高、停车交费置信度不高等因素制约了停车信息的收益。

    2．2 采集数据的兼容性差

    如上所述，智能化停车场管理体系缺乏系统化，对于单一模块，需要信息的采集方式有多种，管理和研究开发机构往往从本模块的最小成本考虑，对适应系统未来发展需要的采集信息的兼容性重视程度不够。如停车信息诱导系统的信息采集可以用环形线圈技术、超声波技术、图像识别技术等，但从成本最小化、精确度高的角度考虑，环形线圈是最佳选择，但环形线圈所采集到的信息对于不停车收费系统来说，又具有一定的局限性。往往需要附加的信息采集系统或换取新的信息采集系统，造成资源的浪费，成本的提高。

    2．3 车主与停车车辆的关联没有保障

    对于目前的大部分系统来说，车辆进入停车场停放后，车主信息与停车车辆往往失去了关联，这对于车辆停放期间的安全是极为不利的，如盗取他人的车辆等。停车专用条形码信息和用户密码设置相结合的方式保证了车主身份与停车车辆的关系确认。

    本文提出的智能化停车场管理体系研究方案能够有效地克服以上不足，是切实可行的。单个停车场管理中心通过环形线圈技术、RFID技术和通讯技术实现停放车辆信息的采集以及车辆与车主的关联，从而实现自动收费及确保车辆停放期间的安全，并向区域停车场及时更新本停车场的停车信息，区域管理中心把各个停车场的停车信息归类整理后通过多种形式向公众发布。 

    3 智能化停车场管理体系相关技术

    3．1 信息采集技术

    3．1．1 车型识别技术

    车主在办理停车专用条形码时，已将车型信息输入到条形码中，但是为防止大型车利用小型车的条形码，以小型车的费用缴费这种现象的发生，需要进行车型的识别，以保证实际停放车辆的类型与条形码中车辆类型信息的一致性。通过两个环形线圈检测车长的方法来进行车辆的简易识别，见图2。设车长s>( L。+L)，当一辆车车头驶入线圈L₁，时，此路检测通道产生一个高电平信号，单片机或微型计算机检测到后，即启动计时器开始计时。当车头进入L₂线圈时，线圈L₂也检测输出一个高电平信号，单片机或微型计算机检测到后，启动计时器开始计时。设车辆从L₁，到L₂。所需时间为△t₁，，根据这个时间间隔以两线圈的间距(L。+L)可以计算出这辆车的行驶速度V，公式为： 

图2 环形线圈布置图

    当车的车尾驶出线圈L₂时，此路检测通道输出低电平，单片机或微型计算机即关闭计时器，取计时器得到另一时间间隔△t ₂。△t₂是车辆的整个车长通过线圈L₂的时间，根据式(1)计算出的车速，从而计算出车长S，计算公式为： 

    确定车辆类型时，首先以车种为基础，找出各种主要车型的特征车长，然后以这些特征车长确定车型分类档次。按此原理将车型分为以下三类：小型车2．5～4m，中型车4～6m，大型车6～8m，供自动收费系统采用。

    3．1．2 无线射频识别技术

    无线射频识别技术RFID (Radio Frequency Identification)，是非接触式条形码自动识别技术的一种，用于识别贴在汽车玻璃镜上的停车专用条形码(bar code)信息，从而实现自动收费的信息采集。

    RFID可以完成对标签内容的自动识读。传统的条形码技术是利用光电效应，利用条码阅读器将光信号转换成电信号，进而读出条形码所“储存” 的信息，常被称为“近视眼”，它只有在足够靠近条形码识别器的时候，才可以被“认” 出来。而RFID标签则不同，它可以不断地主动或者被动地发射无线电波，只要处于RFID阅读器的接收范围之内，就可以被“感应”并且正确地识别出来。阅读器的收发距离可长可短，根据它本身的输出功率和使用频率的不同，从几厘米到几十米不等。

    此外，RFID还具有使用寿命长、安全性高、对环境要求低等优点。RFID标签的寿命最高可以达到10年以上，其拥有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温等性能；在遇到雪、雾、冰、各种污迹等恶劣的工作环境下，传统条形码的光学识别技术将会失效。而RFID依然可以正常地工作。据国外有关研究表明，RFID技术的准确率可达到99．7% 。