0 引言
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)動車擁有量迅速增長，居民乘小汽車出行的次數(shù)增多，許多城市“停車難、難停車” 的問題日漸顯著，供需緊張、亂收費(fèi)、違章停車、進(jìn)出停車場不易、尋找停車場困難等現(xiàn)象普遍存在，影響了城市景觀，更影響著與動態(tài)交通的和諧發(fā)展。不僅如此，目前大部分城市的停車設(shè)施大多量上不足，質(zhì)上簡陋。許多停車場內(nèi)的停車標(biāo)志、停車泊位線、導(dǎo)向箭頭、減速墊、車輛誘導(dǎo)標(biāo)志等停車管理設(shè)施嚴(yán)重短缺。自動收費(fèi)設(shè)備缺乏，亂收費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重；泊位引導(dǎo)系統(tǒng)不完善，駕駛?cè)送＼嚾≤嚴(yán)щy；停車誘導(dǎo)信息缺乏，駕駛?cè)藢ふ铱衫玫耐＼嚥次槐容^困難。部分停車場甚至只管停車收費(fèi)，而根本不管車輛停放期間的安全，一旦丟失，把責(zé)任推卸得一干二凈。這都在一定程度上導(dǎo)致了車主放棄停車場，而在路旁、單位門前等空地亂停亂放，違章停車現(xiàn)象嚴(yán)重，停車場利用率較低。
要緩解或解決停車難題，首先需要在停車場法規(guī)規(guī)章的約束和保障下，根據(jù)城市經(jīng)濟(jì)、人口、面積、道路狀況、功能分區(qū)、車輛擁有量等因素進(jìn)行系統(tǒng)的、科學(xué)的停車場規(guī)劃；其次要根據(jù)停車場規(guī)劃、車流運(yùn)行特性和道路網(wǎng)布局，進(jìn)行路外停車場和路內(nèi)停車場的配置與建設(shè)；在停車規(guī)劃與配置建設(shè)完成之后，需要進(jìn)行合理完善的停車場管理。而經(jīng)國內(nèi)外實(shí)踐表明單純依靠停車場的供應(yīng)無法滿足日益增長的停車需求，加上目前我國城市停車泊位“絕對不足”與“相對過剩” 的矛盾現(xiàn)象普遍存在，停車場的智能化科學(xué)管理就顯得尤為重要。
據(jù)北京工業(yè)大學(xué)交通工程實(shí)驗(yàn)室在北京西單地區(qū)的有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示見圖1，假如設(shè)置了停車誘導(dǎo)系統(tǒng)(Parking Guidance Information System，PGIS)，92% 的被訪者表示會利用PGIS。這就說明如果PGIS設(shè)置的科學(xué)并且合理，是很有可能會收到明顯效果的，從而為設(shè)置PGIS提供了可能性和可行性。而據(jù)新華信咨詢公司在停車費(fèi)對消費(fèi)者汽車生活的影響調(diào)查中顯示，71．9%的有車族認(rèn)為目前停車場只管收費(fèi)缺乏管理，有31．7%的有車族認(rèn)為停車管理員亂收費(fèi)，52．1%的有車族認(rèn)為停車秩序混亂，這些為進(jìn)行智能化停車管理體系研究提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。
進(jìn)行停車場智能化管理的意義在于：規(guī)范停車秩序，與動態(tài)交通和諧發(fā)展；避免亂收費(fèi)現(xiàn)象，提高停車收費(fèi)的可信度；提高停車管理人員的工作效率，減輕工作人員的勞動強(qiáng)度；擴(kuò)充停車信息的可利用形式以及范圍，提高停車泊位利用率；提高找尋停車位的便利性，減輕交通污染；保障車輛安全出入停車場以及停車期間的安全，減少損失；停車泊位引導(dǎo)系統(tǒng)的采用，減少了車主進(jìn)入停車場后尋找停車位的時(shí)間。
圖1 使用PGIS的意向
1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前國內(nèi)外大多是針對某一方面的研究，例如停車誘導(dǎo)系統(tǒng)，停車收費(fèi)系統(tǒng)等，取得了良好的效果，為智能化停車場管理體系的研究提供了理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。
早在1971年，在德國的亞琛市就建立了停車誘導(dǎo)系統(tǒng)。這也被認(rèn)為是世界上最早的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)。該系統(tǒng)對市內(nèi)的12處停車場在主要的交叉路口設(shè)置了光電顯示的停車場誘導(dǎo)標(biāo)志，截至1980年控制對象增加到了40處，誘導(dǎo)標(biāo)志由遠(yuǎn)距離控制，促進(jìn)了現(xiàn)有停車場的有效利用。日本于1973年在柏市建立了日本最早的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)。所提供的信息以停車場的使用狀況、車位數(shù)以及停車場的位置等為主。日本的停車誘導(dǎo)信息發(fā)布系統(tǒng)集成在日本警察廳開展的UTMS(Universal Traffic Management System)項(xiàng)目中，通過UTMS的交通管理綜合集成系統(tǒng)發(fā)布停車誘導(dǎo)信息。日本采用區(qū)域、主要路口、停車場內(nèi)三級引導(dǎo)電子顯示牌，顯示停車場在區(qū)域中的位置，停車場的行車方向和是否有空車位的信息。大約同一時(shí)期在法國、英國、瑞士等國也相繼建立了類似的系統(tǒng)。
北京于2001年起先后在王府井、北京站以及西單等地區(qū)建立了停車誘導(dǎo)系統(tǒng)。上海于2002年起在黃浦區(qū)建立了“停車誘導(dǎo)系統(tǒng)示范” 工程，整個(gè)工程共有36處、64塊停車誘導(dǎo)發(fā)布牌，覆蓋了整個(gè)黃浦區(qū)中心區(qū)域，包括39個(gè)對外開放停車庫的5900多個(gè)車位，對停車難的解決起到了一定的輔助作用。近年來，廣州、沈陽、太原、青島等城市相繼建立了停車誘導(dǎo)系統(tǒng)，取得了一定的效果。
2 目前研究的不足之處
2．1 單一模塊的研究，缺乏系統(tǒng)化
目前，停車場的智能化管理體系大多是基于單一模塊的，停車收費(fèi)系統(tǒng)、泊位引導(dǎo)系統(tǒng)、停車信息誘導(dǎo)系統(tǒng)等在理論研究和實(shí)踐應(yīng)用中大都是孤立的，缺乏有效的系統(tǒng)集成，雖然起到了一定程度的緩解停車難的作用，但其效能沒有得到充分的利用。例如停車者利用方便的停車信息找到了停車位，但進(jìn)入停車場泊車?yán)щy、車輛停車期問的安全性不高、停車交費(fèi)置信度不高等因素制約了停車信息的收益。
2．2 采集數(shù)據(jù)的兼容性差
如上所述，智能化停車場管理體系缺乏系統(tǒng)化，對于單一模塊，需要信息的采集方式有多種，管理和研究開發(fā)機(jī)構(gòu)往往從本模塊的最小成本考慮，對適應(yīng)系統(tǒng)未來發(fā)展需要的采集信息的兼容性重視程度不夠。如停車信息誘導(dǎo)系統(tǒng)的信息采集可以用環(huán)形線圈技術(shù)、超聲波技術(shù)、圖像識別技術(shù)等，但從成本最小化、精確度高的角度考慮，環(huán)形線圈是最佳選擇，但環(huán)形線圈所采集到的信息對于不停車收費(fèi)系統(tǒng)來說，又具有一定的局限性。往往需要附加的信息采集系統(tǒng)或換取新的信息采集系統(tǒng)，造成資源的浪費(fèi)，成本的提高。
2．3 車主與停車車輛的關(guān)聯(lián)沒有保障
對于目前的大部分系統(tǒng)來說，車輛進(jìn)入停車場停放后，車主信息與停車車輛往往失去了關(guān)聯(lián)，這對于車輛停放期間的安全是極為不利的，如盜取他人的車輛等。停車專用條形碼信息和用戶密碼設(shè)置相結(jié)合的方式保證了車主身份與停車車輛的關(guān)系確認(rèn)。
本文提出的智能化停車場管理體系研究方案能夠有效地克服以上不足，是切實(shí)可行的。單個(gè)停車場管理中心通過環(huán)形線圈技術(shù)、RFID技術(shù)和通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)停放車輛信息的采集以及車輛與車主的關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)自動收費(fèi)及確保車輛停放期間的安全，并向區(qū)域停車場及時(shí)更新本停車場的停車信息，區(qū)域管理中心把各個(gè)停車場的停車信息歸類整理后通過多種形式向公眾發(fā)布。
3 智能化停車場管理體系相關(guān)技術(shù)
3．1 信息采集技術(shù)
3．1．1 車型識別技術(shù)
車主在辦理停車專用條形碼時(shí)，已將車型信息輸入到條形碼中，但是為防止大型車?yán)眯⌒蛙嚨臈l形碼，以小型車的費(fèi)用繳費(fèi)這種現(xiàn)象的發(fā)生，需要進(jìn)行車型的識別，以保證實(shí)際停放車輛的類型與條形碼中車輛類型信息的一致性。通過兩個(gè)環(huán)形線圈檢測車長的方法來進(jìn)行車輛的簡易識別，見圖2。設(shè)車長s>( L。+L)，當(dāng)一輛車車頭駛?cè)刖€圈L1，時(shí)，此路檢測通道產(chǎn)生一個(gè)高電平信號，單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)檢測到后，即啟動計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)車頭進(jìn)入L2線圈時(shí)，線圈L2也檢測輸出一個(gè)高電平信號，單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)檢測到后，啟動計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。設(shè)車輛從L1，到L2。所需時(shí)間為△t1，，根據(jù)這個(gè)時(shí)間間隔以兩線圈的間距(L。+L)可以計(jì)算出這輛車的行駛速度V，公式為：
圖2 環(huán)形線圈布置圖
當(dāng)車的車尾駛出線圈L2時(shí)，此路檢測通道輸出低電平，單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)即關(guān)閉計(jì)時(shí)器，取計(jì)時(shí)器得到另一時(shí)間間隔△t 2。△t2是車輛的整個(gè)車長通過線圈L2的時(shí)間，根據(jù)式(1)計(jì)算出的車速，從而計(jì)算出車長S，計(jì)算公式為：
確定車輛類型時(shí)，首先以車種為基礎(chǔ)，找出各種主要車型的特征車長，然后以這些特征車長確定車型分類檔次。按此原理將車型分為以下三類：小型車2．5～4m，中型車4～6m，大型車6～8m，供自動收費(fèi)系統(tǒng)采用。
3．1．2 無線射頻識別技術(shù)
無線射頻識別技術(shù)RFID (Radio Frequency Identification)，是非接觸式條形碼自動識別技術(shù)的一種，用于識別貼在汽車玻璃鏡上的停車專用條形碼(bar code)信息，從而實(shí)現(xiàn)自動收費(fèi)的信息采集。
RFID可以完成對標(biāo)簽內(nèi)容的自動識讀。傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)是利用光電效應(yīng)，利用條碼閱讀器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)而讀出條形碼所“儲存” 的信息，常被稱為“近視眼”，它只有在足夠靠近條形碼識別器的時(shí)候，才可以被“認(rèn)” 出來。而RFID標(biāo)簽則不同，它可以不斷地主動或者被動地發(fā)射無線電波，只要處于RFID閱讀器的接收范圍之內(nèi)，就可以被“感應(yīng)”并且正確地識別出來。閱讀器的收發(fā)距離可長可短，根據(jù)它本身的輸出功率和使用頻率的不同，從幾厘米到幾十米不等。
此外，RFID還具有使用壽命長、安全性高、對環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)。RFID標(biāo)簽的壽命最高可以達(dá)到10年以上，其擁有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫等性能；在遇到雪、霧、冰、各種污跡等惡劣的工作環(huán)境下，傳統(tǒng)條形碼的光學(xué)識別技術(shù)將會失效。而RFID依然可以正常地工作。據(jù)國外有關(guān)研究表明，RFID技術(shù)的準(zhǔn)確率可達(dá)到99．7% 。
3．1．3 停車專用移動電話
停車期間車輛的安全問題是困擾停車場發(fā)展的難題，采用RFID技術(shù)提高了停車收費(fèi)系統(tǒng)的效率，但卻沒有提高停車安全性。為此，我們可以結(jié)合移動電話技術(shù)，當(dāng)車輛在進(jìn)出停車場時(shí)，車主通過專用的移動電話把預(yù)先設(shè)定好的停車條形碼號碼以及對應(yīng)的密碼通過短信的方式告知停車場管理中心計(jì)算機(jī)，與RFID得到的條形碼信息一致，方能停車、交納停車費(fèi)用以及離開停車場，否則，停車場的自動門關(guān)閉，這樣就實(shí)現(xiàn)了車主身份與停車車輛的關(guān)系確認(rèn)，有效地保障了車輛的安全。
3．2 Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù)
Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代最早的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它具有完整的數(shù)據(jù)管理功能，包括存儲大量數(shù)據(jù)(可達(dá)到8TB)、定義和操作數(shù)據(jù)、并發(fā)控制、安全性控制、完整性控制、故障恢復(fù)、與高級語言接口的通用性等。此系統(tǒng)使用PL／SQL語言執(zhí)行各種操作，具有可開放性、可移植性、靈活性等特點(diǎn)，在Oracle上所開發(fā)的應(yīng)用可移植到任何操作系統(tǒng)，只需很少修改或不需要修改并可連續(xù)24小時(shí)工作。故本系統(tǒng)宜采用Oracle數(shù)據(jù)庫來存儲相關(guān)停車信息。
3．3 觸摸屏顯示技術(shù)
停車場的門除進(jìn)出車輛外是關(guān)閉的，當(dāng)車主存完車后以及取車時(shí)，在停車場門旁的連接管理中心計(jì)算機(jī)的觸摸屏上輸入停車泊位號和停車條形碼密碼，如果和系統(tǒng)存儲的信息一致，停車門打開，車主離開或取車，否則，通過報(bào)警電話與管理中心協(xié)商解決。
4 智能化停車場管理體系結(jié)構(gòu)
4．1 系統(tǒng)總體機(jī)構(gòu)及工作原理
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見圖3，為分層管理和集中管理相結(jié)合，即區(qū)域內(nèi)單個(gè)停車場的管理以及區(qū)域內(nèi)所有停車場的管理相結(jié)合。其中包含停車收費(fèi)系統(tǒng)、泊位引導(dǎo)系統(tǒng)、停車監(jiān)控系統(tǒng)等，而信息采集系統(tǒng)、停車收費(fèi)系統(tǒng)、管理中心、發(fā)布系統(tǒng)則是停車信息誘導(dǎo)系統(tǒng)的總體架構(gòu)。
當(dāng)區(qū)域內(nèi)車輛根據(jù)停車信息選擇停車場i，在到達(dá)停車場i時(shí)，通過信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與停車場i管理中心計(jì)算機(jī)的連接，管理中心i一方面自動記錄車輛信息、停車泊位信息以及停車時(shí)刻信息，并啟動泊位引導(dǎo)系統(tǒng)；另一方面向區(qū)域管理中心i實(shí)時(shí)更新當(dāng)前停車場的停車信息。車輛停放后，停車監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的動態(tài)，保障車輛停放期間的安全。車主取車駛離停車場時(shí)，在出口同樣通過信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與管理中心的連接，此時(shí)，管理中心i自動記錄停車離開時(shí)刻、自動計(jì)算停車費(fèi)用并從車主賬戶中自動扣除，同時(shí)及時(shí)向區(qū)域管理中心i更新停車信息。車主遇到麻煩或需要幫助可以通過報(bào)警系統(tǒng)或移動電話向管理中心求救。區(qū)域管理中心通過信息發(fā)布系統(tǒng)向公眾及時(shí)發(fā)布停車信息。
圖3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
4．2 停車收費(fèi)與泊位引導(dǎo)子系統(tǒng)
當(dāng)車輛在距停車場i一定距離(150～200m)時(shí)，車主將預(yù)先設(shè)定好的停車專用條形碼號碼和密碼組合用專用的移動電話通過短信發(fā)送到停車場管理中心計(jì)算機(jī)；如發(fā)覺發(fā)送錯(cuò)誤，可以重新發(fā)送，停車場i管理中心以最后收到的信息為準(zhǔn)。車輛在引道上繼續(xù)行進(jìn)過程中，通過埋在地面下的環(huán)形線圈檢測車輛類型。在距離停車場門更近時(shí)，通過RFID技術(shù)識別貼在汽車玻璃鏡上的停車專用條形碼，如果與用戶事先發(fā)送到管理中心的條形碼一致、檢測車輛類型與條形碼中車輛類型信息一致并且密碼正確，分配停車位，車庫門打開，中心計(jì)算機(jī)自動記錄停車條形碼、泊位號、停車時(shí)刻、車輛類型等信息，同時(shí)啟動泊位引導(dǎo)系統(tǒng)并向區(qū)域管理中心及時(shí)更新停車信息。否則，通過擴(kuò)音器或可變信息板提示用戶重新輸人條形碼號碼和密碼，如果還不一致通過報(bào)警電話和管理中心聯(lián)系。
車主要進(jìn)人停車場取車時(shí)，在門口的觸摸屏顯示器上輸人停車泊位號和條形碼密碼，一致的話車門打開，并啟動泊位引導(dǎo)系統(tǒng)，否則重新輸人或與管理中心聯(lián)系。
車主要駕駛車輛離開時(shí)，車主發(fā)送停車專用條形碼號碼和密碼，并通過RFID技術(shù)識別條形碼，若信息一致，中心計(jì)算機(jī)記錄車輛離開時(shí)刻，計(jì)算停車時(shí)間以及停車費(fèi)用，通過滾動顯示屏告知車主，并且向區(qū)域管理中心更新停車信息；如不一致，提示重新輸人或通過報(bào)警電話與管理中心聯(lián)系。
當(dāng)系統(tǒng)啟用泊位引導(dǎo)系統(tǒng)后，滾動顯示屏顯示停車場內(nèi)泊位路線圖，分配到的停車泊位以及最短行車路線以閃光的形式顯示，同時(shí)泊位處上方的閃光警告燈開始工作，駕駛?cè)烁鶕?jù)停車場內(nèi)的指示標(biāo)志和標(biāo)線，以及閃光警告燈的引導(dǎo)信息，順利到達(dá)停車位，泊位處的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視到車輛到達(dá)或離開時(shí)，泊位引導(dǎo)系統(tǒng)自動關(guān)閉。
4．3 停車信息誘導(dǎo)子系統(tǒng)
利用停車場i管理中心停車收費(fèi)系統(tǒng)采集到的停車信息作為停車信息誘導(dǎo)系統(tǒng)的信息采集系統(tǒng)，區(qū)域管理中心將收到的各停車場以及區(qū)域內(nèi)咪表停車位的停車信息歸類整理，通過廣播、互聯(lián)網(wǎng)、公共電話、移動電話服務(wù)或誘導(dǎo)顯示屏及時(shí)向公眾發(fā)布停車信息，但形象直觀、效率相對較高的信息發(fā)布形式是停車誘導(dǎo)顯示屏，常見的停車誘導(dǎo)顯示屏為三級誘導(dǎo)的思路。
一級誘導(dǎo)顯示屏(大屏)：設(shè)置在區(qū)域主要交通干線上，發(fā)布多個(gè)停車場(庫)的名稱、位置、實(shí)際車位狀態(tài)的顯示裝置，見圖4～a。
二級誘導(dǎo)顯示屏(中屏)：設(shè)置在停車場(庫)周邊區(qū)域的街道兩旁，發(fā)布停車場(庫)的名稱、行駛路線、實(shí)際車位狀態(tài)信息的顯示裝置， 見圖4～b。
三級誘導(dǎo)顯示屏(小屏)：設(shè)置在停車場(庫)
人口附近，發(fā)布單個(gè)停車場(庫)的名稱、實(shí)際車位狀態(tài)以及其他規(guī)定信息的顯示裝置，見圖4～c。
圖4 LED誘導(dǎo)顯示屏
4．4 信息傳輸系統(tǒng)
通信傳輸?shù)幕救蝿?wù)是保證“信息流”在特定的傳媒中暢通，做到快速、及時(shí)準(zhǔn)確。系統(tǒng)的信息傳輸包含三個(gè)部分：采集的基本信息到停車場i管理中心的傳輸；停車場i管理中心向區(qū)域管理中心的傳輸；區(qū)域管理中心向信息發(fā)布系統(tǒng)的傳輸。而信息傳送根據(jù)傳送方式的不同可分為有線和無線兩種。有線傳送可以通過專用雙絞線同軸電纜、光纖等，也可以通過電話線、有線電視傳輸線等。在選擇時(shí)要考慮到傳輸距離和成本、空間限制、環(huán)境等。無線傳送是通過微波、紅外線(專用信號傳送)或中長波(普通廣播信號)傳送信息。
5 結(jié)語
停車問題是一個(gè)復(fù)雜的社會問題，停車難題的解決需要公眾的參與與積極配合，停車者、停車場經(jīng)營者以及停車場管理者的通力合作才能達(dá)到和諧交通、和諧發(fā)展的良好局面，而智能化的管理為這種良好停車秩序的形成提供了有效途徑。但是，我國目前停車場的建設(shè)與投資大都是政府投資，往往是杯水車薪，因此采取優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)市民積極參與停車場的投資與建設(shè)，采用智能化的停車場管理技術(shù)，逐漸解決停車難題，有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
(中國人民公安大學(xué)研究生部,中國人民公安大學(xué)交通管理工程系，周嗣恩 ，韓鳳春)
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