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TRA|步行化市中心装卸空间:配送仿真与位置优化

在大宫市中心案例中,论文把装卸点选址、停车容量竞争和行人车辆冲突放进同一套仿真优化框架。

论文信息

论文题名:Optimizing loading space locations for walkable city centers

作者:Keita Imamura,Yuki Oyama

期刊/年份:Transportation Research Part A,2026

这篇论文讨论步行化改造后货车还能在哪里高效装卸,并用离散事件仿真和位置优化同时评估配送时间与行人车辆冲突。

  • 01:研究对象是城市中心步行化背景下的货运装卸空间选址问题。
  • 02:方法把货车停车搜索、步行配送、服务时间和装卸点容量占用放进多智能体离散事件仿真。
  • 03:案例来自日本埼玉县大宫市中心,实验比较不同步行化方案和需求、信息、时间平滑政策。
  • 04:核心结论指向步行区边缘的连续装卸空间、充足容量和信息化管理对配送效率与步行环境的共同作用。

研究背景

许多城市正在把中心街道从机动车通行空间转向更舒适的步行环境。商业、办公和娱乐功能仍然集中在这些街区,门店和楼宇需要稳定收货,货车缺少合适装卸空间时会产生违停、巡游和拥堵,步行化方案由此需要同时处理街道活力与城市配送效率。

研究框架图,展示步行化情景、装卸点位置优化、配送仿真和行人车辆冲突评估的关系。

来源:Fig. 1,研究框架:步行化情景、装卸空间优化、配送仿真和冲突分析的整体链路。

论文把问题落到一个可计算的规划任务:在给定步行化情景下,哪些街道应设置货车装卸空间,才能尽量缩短配送活动总时间,并观察这种布设会怎样改变行人与货车在街道上的冲突风险。

文章的关键价值在于把步行化约束、装卸容量、货车停车搜索和冲突评估放进同一个框架,给城市中心的路侧空间再分配提供量化依据。

核心问题

研究的核心问题是,在步行化或步行优先管制压缩可停车街道后,货车如何选择可用装卸点,配送员需要多走多远,装卸点被占满后是否会带来额外巡游。论文关心的目标函数包含车辆行驶时间、步行配送时间和服务时间。

大宫市中心路网、配送需求分布、行人流量和步行化方案示意。

来源:Fig. 5,大宫市中心网络、配送需求分布与步行化方案设定。

案例区设置了5个货车进入和离开中心区的接入节点,基于街道宽度、长度和交叉口禁停距离筛出33条候选装卸街道,并通过路口 Voronoi 分区定义94个配送节点。配送需求由商店和建筑数量加权,行人流量来自KDDI位置数据。

候选装卸节点

33个

基础情景下可用于设置新装卸空间的候选街道数量。

配送节点

94个

通过路口 Voronoi 分区形成的配送目的地节点。

方法框架

论文先构建有向路网,区分接入节点、装卸节点和配送节点。每个装卸节点都有随时间变化的剩余容量,配送车辆到达后根据停车策略选择装卸点,容量被占用;完成步行配送并返回后,容量释放。

配送活动离散事件仿真流程图,包含进入、停车、步行配送、返回和离开。

来源:Fig. 3,配送活动仿真模型中的车辆配送、停车搜索、步行配送和容量更新事件。

1货车从接入节点进入目标区,并按非齐次泊松过程生成到达时间。

2车辆前往距离配送目的地最近或实时可用的装卸节点,节点满员时在150米搜索范围内寻找其他空间。

3配送员从装卸点步行到配送节点,服务时间服从指数分布,平均约5.01分钟。

4配送员返回装卸点释放容量,全部任务完成后车辆驶出目标区。

5位置优化用变量表示候选街道是否设置装卸空间,并以最小化总配送时间为目标。

选址模型约束包括装卸空间总数、步行区内禁止设置装卸空间,以及非法停车次数阈值。案例中非法停车阈值设为0,装卸空间数量从5到15变化,每组方案通过100次仿真重复评估。

政策情景表,列出基准、需求削减、信息提供和需求平滑。

来源:Table 2,基准、需求削减、信息提供和需求平滑四类政策情景。

案例或实验设置

步行化情景围绕大宫站前的Ginza Street和Nakasendo设置。Ginza Street约150米,方案中车辆通行和装卸活动都被禁止;Nakasendo约220米,作为重要交通道路,研究只限制装卸活动。

01基础情景:Ginza Street和Nakasendo均未纳入管制,候选装卸节点为33个。

02情景1:Ginza Street步行化,候选装卸节点减少到30个。

03情景2:Nakasendo步行优先,候选装卸节点减少到29个。

04情景3:两项步行化措施同时实施,候选装卸节点减少到26个。

仿真输入来自第五次东京都市圈货物流动调查。研究用377辆货车的每趟配送目的地数量分布、539次配送的7:00至19:00到达分布,以及观测服务时间估计配送过程。车辆速度设为18千米每小时,步行速度设为4.5千米每小时。

基础配送强度

约500次

对应观测到达分布生成的12小时配送需求。

需求削减情景

约300次

用于评估配送强度下降后的容量竞争变化。

结果分析

配送时间结果显示,装卸空间数量增加后,各情景下目标函数整体下降。步行配送时间曲线与总配送时间走势接近,说明从装卸点到目的地的步行距离是效率变化的主要来源。容量足够后,继续增加装卸点的边际改善开始变小。

不同政策和步行化情景下,总配送时间、步行配送时间和车辆行驶时间随装卸点数量变化的曲线。

来源:Fig. 7,不同政策和步行化情景下的配送时间结果。

p等于9和p等于11时,不同政策下最优装卸点在大宫市中心的空间布设。

来源:Fig. 8,p=9与p=11时不同政策下的最优装卸空间位置模式。

最优布局通常靠近配送需求高的节点。步行化情景下,至少一个装卸点会布设在步行区边缘,服务步行区内部和商店街目的地。基准政策下,装卸空间更容易沿步行区边缘连续集中,较大容量和相邻布设共同减少停车搜索带来的车辆巡游。

p等于9和p等于11时,装卸节点平均利用率和满容量次数对比。

来源:Fig. 9,p=9与p=11时各政策下装卸节点平均利用率和满容量次数。

管理启示

容量竞争是解释政策差异的关键。基准政策下,装卸节点更频繁满员,部分高需求边缘节点利用率和满容量次数都较高。需求削减政策下,满容量事件很少发生,额外巡游几乎被压低,装卸点位置选择也更灵活。

p等于11时,各情景下单个装卸节点逐小时平均利用率和满容量次数。

来源:Fig. 10,p=11时各情景下装卸节点平均利用率与满容量次数。

不同装卸点数量和步行化情景下的行人车辆冲突强度曲线。

来源:Fig. 12,不同装卸点数量和步行化情景下的行人车辆冲突强度。

p等于11时,大宫市中心各街道行人车辆冲突强度空间分布。

来源:Fig. 13,p=11时逐街道行人车辆冲突强度分布。

对城市管理者来说,步行化街区的货运治理不能只看装卸点数量。论文结果支持把步行区边缘容量、实时可用信息、需求强度管理和冲突街道识别一起纳入路侧空间方案。

论文:Optimizing loading space locations for walkable city centers

作者:Keita Imamura,Yuki Oyama

期刊:Transportation Research Part A

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