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中小城市停车诱导系统设计

中小城市停车诱导系统设计

本课题要求学生结合工程实际问题,利用所学交通工程学的相关知识,在指导老师的帮助下,以一个中小城市为例,研究停车诱导系统的架构及设计,通过工程前期调研、收集相关资料、分析问题、思考问题、给出解决方案等环节,完成课题研究,获得实际的工程训练,锻

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  • 详细描述

    中小城市停车诱导系统设计
    摘  要:我国汽车工业的连年走俏及都市化进程急剧的发展,再加上近年来人们的生活水平越来越高,汽车成为了越来越多的家庭作为平常出行的代步对象,甚至现在汽车简直可以作为人们的生活必需品。从这几年来看,我国的汽车保有量一直都在持续的快速增长,而在我国汽车数量增加的同时,各种各样的交通问题却被引发了。汽车的增长速度远远大于停车场和停车位的发展速度,再加上我国现在的智能停车诱导系统的发展和普及不够,“停车难”现象越来越严重,这直接导致的是增加很多道路的无效交通流,使城市交通拥挤的状况更加严重,并由此使城市道路所要承载的负担更加的重。停车诱导系统便针对这些问题而产生的,这个系统是解决“停车难”问题、减少城市的交通拥堵现象、缩短司机寻找泊位的时间,从而快速找到并到达停车位的有效办法。本文在查阅了大量国内外相关资料的基础上,首先给出了停车诱导系统的概念,分析了停车诱导系统的组成结构及功能,并结合国内目前中小城市存在的“停车难”现状,针对金坛区的实际交通状况和停车现状,提出了一个整体性较强,实时动态较为准确、及时的智能停车诱导信息系统,力求在中小城市建设良好交通秩序方面提供一些可行性的方案。
    关键词:停车诱导系统;车牌识别;路线诱导;诱导标志
     
    Design of Parking Guidance System for Small and Medium
    Abstract: Years popular of automobile industry in China and the rapid development of urbanization process, combined with the people's standard of living is higher and higher in recent years, automobile has become more and more families travel walking as usual objects, or even cars can now as the necessities of people's lives. From the point of the last few years, China's car ownership has been continued rapid growth, and along with the increase of the cars in our country, all kinds of traffic problems has been triggered. Growth speed is greater than that of parking lots and parking space development, combined with our country present the development and popularization of intelligent parking guidance system is not enough, "parking" phenomenon more and more serious, which directly lead to the invalid is increased a lot of road traffic flow, the status of the urban traffic congestion is more serious, and thus make the urban road to carry more of the heavy burden. Parking guidance system is to solve these problems, this system is to solve the parking problem, reduce the urban traffic congestion phenomenon, to shorten the time of the driver looking for a berth, so as to quickly find and get to the parking space of effective way. Based on consulting a large number of relevant materials at home and abroad, on the basis of the concept of parking guidance system is given first, and analyzes the structure and function of the parking guidance system, and combining with the current domestic small and medium-sized cities "parking" of the existence of the status quo, aimed at the actual traffic condition and parking status of jintan area, puts forward a whole is stronger, real-time dynamic of intelligent parking guidance information system is more accurate, timely, and strive to in the construction of small and medium-sized cities good traffic order to provide some feasible solutions. 
    Keywords: Parking guidance system;License Plate Recognition;Route induction;Induction mark
     
    目  录
    第一章  绪论........................................................1
    1.1  研究背景 1
    1.1.1  停车难问题日渐突出 1
    1.1.2  提高停车效率的需要 3
    1.1.3  停车诱导系统发展的需要 3
    1.2  国内外研究现状 4
    1.2.1  国外研究现状 4
    1.2.2  国内研究现状 6
    1.2.3  综述 6
    1.3  本论文研究的对象、目的和意义 6
    1.3.1  研究对象 6
    1.3.2  研究的目的和意义 7
    第二章  停车诱导系统方案与总体设计..................................8
    2.1  停车诱导系统概述.........................................8
    2.2  系统功能需求分析 8
    2.3  系统分类................................................9
    2.4  总体设计原则 9
    2.5  系统结构及功能设计 10
    2.5.1  系统组成及总体结构 10
        2.5.2  智能停车诱导系统分级 14
        2.5.3  系统逻辑结构 15
        2.5.4  系统数据流程分析 16
        2.5.5  系统物理结构 16
        2.5.6  停车诱导系统的基本工作流程 17
    2.5.7  停车诱导系统规划中应考虑的主要问题................18
    2.6  本章小结 19
    第三章  停车诱导标志的设计与布设原则...............................20
    3.1  停车诱导标志概述........................................20
    3.2  停车诱导标志的重要性....................................20
    3.3  停车诱导标志的设计......................................20
    3.3.1  诱导标志的布局原则................................20
    3.3.2  诱导标志的布局方法................................21
    3.4  本章小结................................................22
    第四章  中小城市停车诱导系统方案设计...............................23
    4.1  国内中小城市停车诱导状况................................23
    4.2  中小城市停车诱导系统设计................................23
    4.2.1  中小城市停车诱导系统功能分析......................23
    4.2.2  中小城市停车诱导系统总体结构设计..................24
    4.3  本章小结................................................24
    第五章  中小城市基本停车需求分析...................................25
    5.1  金坛区停车状况分析......................................25
      5.1.1  金坛区路网结构分析..................................25
      5.1.2  金坛区机动车数量及停车位分析........................26
    5.2  金坛区停车管理现状......................................28
      5.2.1  金坛区停车管理存在的主要问题........................28
            5.2.2  金坛区停车诱导系统建设的必要性与可行性..............28
    5.3  本章小结................................................30
    第六章  金坛区停车诱导系统设计.....................................31
         6.1  金坛区停车诱导建设基础...................................31
         6.2  金坛区停车诱导系统建设的目的与作用.......................31
         6.3  金坛区停车诱导系统建设主要内容...........................31
           6.3.1  金坛区停车诱导系统规模设计...........................31
         6.4  金坛区停车诱导系统诱导牌布设位置.........................31
           6.4.1  停车诱导发布形式分析.................................31
           6.4.2  诱导标志的布设.......................................31
         6.5  本章小结.................................................34
    第七章  结论及展望.................................................35
         7.1  结论.....................................................35
         7.2  展望.....................................................35
    参考文献...........................................................36
    致谢...............................................................37

    第七章  结论及展望
    7.1  结论 
    本文针对目前中小城市普遍存在的停车难和交通堵塞问题,提出了停车诱导系统对城市发展的重要性,并分析了停车诱导系统的各个子系统间的关系。以金坛区为例,提出了停车诱导牌的分层分级布设方案。通过整篇论文的赘述,得到以下结论:
    (1)简单分析了我国中小城市目前的道路交通状况、机动车增长速度和停车设施的使用及建设情况。分析认为: 中小城市的道路状况非常不利于交通的通畅;因驾驶员寻找泊位造成的额外交通压力很重;停车管理没有很好的纳入城市发展内容中,中小城市“停车难”问题严重;目前中小城市的停车设施的建设速度远远落后于汽车保有量增加的速度;停车设施数量不足和停车场有效利用率偏低的矛盾日益加重。这些城市交通问题就使中小城市建立停车诱导系统成了势在必行的任务。
    (2)基于对我国一些中小城市的路网结构、各区域的停车需求分析,中小城市的停车诱导系统应为三级诱导体系,设计的分级诱导标志可以向驾驶员发布简洁准确的停车信息和诱导路线,快速到达可停车的停车场。该系统具备信息采集、信息处理、信息传输和信息发布四个基本功能。这些停车相关信息将会被智能停车系统作为基础信息。
    (3)针对金坛区的停车场建设和停车需求,提出了一个停车诱导牌布设位置的初步方案。
    7.2  展望
    中小城市停车诱导系统的设计,要运用到很多的高新技术,本论文仅对停车诱导牌的布设提出了想法,但其内部控制系统还需要作进一步的研究。除此之外,我认为停车诱导显示屏由于是向驾驶员实时显示车位信息的,所以在车位预测方面也应该深入研究,得到一个比较精准的预测结果。
    现在我国的大部分中小城市都还没有建立停车诱导系统,即使建立了也还存在很多的问题,而随着中小城市经济的不断发展,机动车保有量和停车设施数量的矛盾越来越大,城市交通问题也日益严重,所以我国中小城市的停车诱导系统有很广阔的发展前景。
     
    参考文献
    [1] 高吕和.城市停车诱导标志的设计[A].北京工业职业技术学院学报,2008,(3):69-72.
    [2] 陈书雨.城市停车诱导管理信息系统的设计与实现.[A].成都大学学报,2010,(1):67-70.
    [3] 张天晴.关于城市停车库智能诱导系统的研究.[A].公安大学学报,2003(5):65-69.
    [4] 赵欢欢.基于Web的智能停车诱导系统的方案设计.[A].现代电子技术,2013(11):159-162.
    [5] 关宏志.停车诱导系统的规划设计方法初探. [A].公路交通科技,2003(1):136-139.
    [6] 钱寒峰.我国城市智能停车诱导行业发展研究.[A].科技创新与应用,2012(11):25-26.
    [7] 田颖涛.先进的停车诱导系统实施策略研究.[A].中国人民公安大学学报,2011(1):76-80.
    [8] 叶允英.中小城市智能停车诱导信息系统设计.[A].科技与导向,2013(27):236-237.
    [9] 刘志怀.如何解决中小城市交通难问题.[A].贵州工业大学学报,2008(6):17-19.
    [10] 游小青.如何提高中小城市交通畅通.[A].长春理工大学学报,2012(5):62-64.
    [11] 陈昕.我国中小城市交通问题分析.[A].综合交通运输体系论坛,2006(4):86-89.
    [12] 朱紫嫣.我国中小城市停车管理的策略研究.[A].内蒙古科技与经济,2016(16):30-31.

    与本课题有关的国内外研究情况:
    随着我国社会经济的高速发展,人民生活质量的提高以及家庭消费理念的转变,百姓购车的刚性需求不断增强,车辆的保有量和使用频率也都在不断攀升。近日公安部交通管理局发布的消息显示,五年来我国机动车和驾驶人数量增长迅猛,截至2014年底,全国车辆保有量达2.64亿辆,机动车驾驶人突破3亿人,同时人们出行采取的交通方式也发生了很大变化,经历了从摩托车到汽车的重要转变。很多大中型城市的汽车数量已经超过数百万,停车用户数量则随之持续迅速增长,停车场的规模虽逐渐扩大,然而停车问题长期未得到应有的重视,停车设施规划滞后,管理混乱,建设受到用地紧张、资金短缺的制约,造成目前很多大中城市停车供需矛盾突出停车问题已成为严重的城市交通问题。作为智能交通系统的重要组成部分,智能化的停车诱导系统将参与整个城市的交通管理,它可以对管理区域的停车场状况以及占有率情况进行整体协调,制定不同的停车价格来对不同区域的停车需求进行间接控制和平衡.它还可以利用ITS的各种技术和手段,实现停车场的现代化管理,动态地为出行者提供指定区域附近的停车场泊位、类型和停车费用等信息,为驾驶员选择合适的停车场提供决策依据.由此可见,智能化的停车诱导系统已成为现代智慧城市交通管理中不可或缺的关键内容之一。在这些方面的国内外研究如下:
    国外研究:
    国外对停车诱导管理系统的探索时间较长,经过多年的发展已基本达到智能化管理阶段,一般采用高度智能化的专用设备,系统稳定性和产品技术已达到较高的水平。在实际应用方面,德国的亚探市在1971年建立了世界上最早的城市停车诱导系统。随后,日本柏市在1973年也建立了日本最早的停车诱导系统,该系统能向车主提供停车场位置,总的停车位数目和空闲车位等诱导信息。德国科隆市在1986年建立了可以覆盖整个城市中心地段的停车诱导系统。该系统总共包括30个大型的停车场、接近18000个停车位、170个左右停车诱导指示牌。与此同时,在数据的共享方面,该系统建立了综合的数据库,直接由市交通监控管理中心进行统一管理,该系统在运营情况和实施效果方面都具备一定的代表性,为各国各城市的城市诱导系统的建立提供了一个非常成功的案例。
    截至1995年,日本己经将城市停车管理系统引入到了30多个城市。在东京市新宿区建立的停车管理系统综合考虑了交通控制、安全控制、路网控制等相关因素,该系统被一致认为是日本首次成熟案例。1996年2月,美国的圣菲亚商业中心成功建立了该国第一个停车诱导系统,该系统总共管理着6个停车库及4个停车场,同时使用10个可变信息板电子诱导屏来发布停车位的使用情况和46个静止方向指示牌以显示停车位置,车主可以根据诱导屏上的信息和指示牌上指示的方向到达其选择的停车库或者停车场。
    近几年的发展中,新加坡在新加坡市建立了一个全自动化停车场,以此来缓解当地局部的交通压力。车主只需将车子停放在停车场入口的大电梯处并在电子屏幕上输入个人密码,该系统就会自动将该车辆输送到该停车场的空闲车位上。日本则在立体停车场领域发展迅速,同时还对各城市经营性的停车场减税免税。英国伦敦推行一个收费性质的停车场网站,车主可在该网站上查看各停车场的具体位置和收费情况等信息,市民可在出门前预订停车位和停车时长,然后刷信用卡进行费用支付。
    发达国家的城市智能停车场建设及管理系统应用已较为成熟,比如在柏林、东京、纽约等人口众多的大城市,很少看到因寻找停车位困难而造成的交通堵塞现象。其中一个原因是城市规划相对合理,各种停车方式相互结合,合理控制交通运输量与停车收费标准,另一个原因是国外建筑智能化的投资比例较高,停车场收费、缴费方式电子化程度非常高。一些国外停车场系统开发者正在研究能够实现网络化存车的高度智能化停车管理系统,使车主在家或在公共场所通过网络就可预订停车位,通过电子交易手段方便的交纳停车费用,还可提前查询出行目的地的停车信息和道路交通状况。国外许多停车管理系统配备有停车车位诱导、出场寻车、路径查询等完善的功能设施,使停车场服务更加丰富和人性化。然而,智能停车场管理系统在使用大量前沿科技的同时,系统建设成本十分高昂,技术难度更大,后期维护也需很大的开支。
    在理论研究方面,Z.Pala以RFID技术为研究主线,对城市停车场管理系统的数据传输方式进行了深入探讨和研究总结;Russell G.Thompson深入研究了停车位搜索模型和停车诱导系统的信息显示配置及优化等相关理论和方法;D.Teodorovi曾提出基于模糊逻辑和证书规划方法的停车位预定系统;VW.S.Tang提出了一种基于低成本无线网络的智能停车场管理统,该管理系统可以在系统之间实现数据的共享,是高级智能交通的一部分;M.YLIdris对智能停车场管理系统及其关键技术进行了深入研究,总结了该系统的功能及应用。
    国内研究:   
     与国外发达国家相比,我国在智能化停车场管理系统的应用方面起步较晚。2001年,北京建设了王府井停车诱导系统,该系统是我国第一套停车诱导系统,并且在2012年进行了升级,该项目运用物联网中云计算技术,移动互联网技术,建设了全方位智能停车诱导系统,实现了以互联网、车载导航、手机、广播和诱导屏等全方位多级的、连续的发布手段。该系统不仅方便了车主随时随地的了解停车位占用信息,同时也为科研单位和政府开展静态交通的研究提供了数据支持和研究工具。
    2010年1月,厦门人民会堂停车场试运行了厦门的第一个智能停车场案例一一陌泊停车系统,该系统将物联网技术很好的运用到了城市交通停车诱导系统中。车主可以运用该系统通过手机短信、语音和手机客户端等方式实时的获取附近停车场的车位占用状态,帮助车主方便快捷的寻找到合适车位。
    在理论研究方面,季彦婕等人对智能停车诱导信息板进行了深入研究,并设计了停车位状态显示优化的模型;蔡景勇等人则将GIS引入到了停车诱导信息系统,并对智能化停车管理系统的信息显示进行了研究和分析;杨晓光等人对智能停车诱导系统进行了深入研究;李维龙等人对不同类型的车辆探测技术进行了对比,在此基础上提出了低功耗无线传感网络技术。
    近几年,虽然许多企业运用国内外的前沿技术,结合国内行业的现状和特点开发出了许多较高技术水平的智能停车设备,政府也在大力开展智能化停车管理系统的建设,但是停车管理系统目前仍然存在许多不足之处:
    (1)研究多数针对的是单一模块,缺乏系统化。当前,停车场信息诱导系统、出入口控制系统、收费系统等在研究和实际的应用上大多都是孤立的,各个系统缺乏必要的关联,每个系统虽然都能一定程度的缓解交通压力,但是各系统都没有实现效能的最大化。
    (2)采集数据的兼容性差。当前停车场车位信息数据采集的方式有许多种,包括视频采集、超声波采集和感应线圈等。由于当前各系统不是很重视各模块的关联,很多企业或者研究机构从节约成本的角度出发,大多数会选择成本较低,检测精度也相对较高的感应线圈技术来实现停车位信息的采集,然而感应线圈的采集方式所采集到的车位使用信息对于当前迅速发展的不停车收费系统来说又具有一定的局限性。
    (3)停车诱导系统的车位占用信息发布方式比较单一。现在各大城市大多数还只能采取在主要交通路况运用显示屏来发布附近停车场的空闲车位信息,而且所发布的信息许多时候由于信息采集不够精确而导致错误信息的误发布,扰乱交通秩序。同时,车主往往会因为忽视了停车诱导屏而导致找不到空闲车位,造成城市交通的额外负担。另一方面,目前智能化的停车诱导系统只能为车主提供静态路径诱导,缺少对道路交通情况变化的预测,容易导致消息滞后和局部拥堵现象。
    总体来说,停车诱导系统正在朝着智能化,无人化方向发展。未来停车场将打破单一模式,实现联网数据共享,通过建设智能化的停车平台实现便捷的停车场查询、车位预订、不停车进出停车场以及自助付费等功能。

    本课题研究的主要内容及方法:
    主要内容:
    1.分析课题的研究背景,了解国内外的研究现状。
    在网上,图书馆以及书籍上查找与课题相关的研究资料,深入了解停车诱导系统的形成原因,发展历史以及发展状况。并且了解和掌握国内以及国外现在对这方面研究的进展和状况。
    2.智能停车诱导系统整体结构设计原则
    3.智能停车诱导系统关键技术。
    4.智能停车诱导系统整体结构设计。
    5.智能停车诱导系统实现与结果分析。
    6.对智能停车诱导系统的结论与展望。
    方法:根据交通设施设计,交通管理与控制,交通工程设计等的专业知识,结合前人的经验及成果,在对实际停车场中各种方位的停车位及场内路网情况的考察下确定最佳车位和最优路径,建立合适的智能停车诱导系统模型。

    本课题所需要解决的问题:
    1.了解国内外与课题相关的研究与发展状况,查找到研究课题所需要的资料与信息。
    2.了解并掌握智能停车诱导系统的基本设计原则,方法。
    3.调查并了解特定中小城市智能停车诱导系统管理的功能需求分析。
    4.针对具体的中小城市的真实情况建立合适的智能停车诱导系统模型。

    预期结果及其意义:
    预期结果:通过交通设施设计,交通管理和控制,交通工程设计的专业知识,最优路径的算法,并且结合前人的经验以及成果,在对智慧城市的实地调查下,得出具体的系统功能需求分析,设计出更加有用,更加合理的停车诱导系统,更好的解决城市车位紧张与停车难的问题,节约市民停车时间,以促进交通建设的发展,保证人民正常方便出行。
    意义:
    1.智能停车管理系统可通过实时的车位检测方法统计和监测车辆信息及车位占用情况,采用车位诱导系统实现最佳车位定位和最优路径分配,智能停车管理系统让车主可以及时了解车位信息、,快捷的找到停车位,节约时间,节省能源资源,保护环境,营造和谐的交通出行环境,完善停车场管理,同时也为整个城市智能交通建设做出贡献,促进智慧城市的创建。
    2.对于我本人来说,通过毕业设计这一环节,可以加深对本专业所学基本理论指导的理解,能融会所学理论知识和专业技能,培养自己综合分析、处理问题的能力。




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