地下智能停车库的发展与展望

2016-04-18 1768 0

杨松1, 3,王新杰2,王利军1,3  ,韩德涛2
(1、中冶建筑研究总院有限公司,北京 100088;2、北京四季常绿智能停车场有限公司,北京 100036;
3、中国京冶工程技术有限公司,北京 100088)

摘 要:城市化进程加快,城市汽车保有量快速增长,城市静态交通问题日益突出,停车位的供需差距巨大,已经成为制约城市可持续发展、改善和提高人民生活质量、提高道路通行效率的一个重要节点。如何有效、快速的解决“停车难”问题,是改善城市发展、改善民众生活、改善城市交通、改善城市环境的关键所在之一。
关键词:静态交通;停车难;地下空间;地下停车库;智能停车

1.前言
  近年来,随着人们生活水平提高和城镇化进程加快,汽车工业快速发展与城市机动车数量迅速增加,导致城市静态交通问题日益突出,城市停车的需求迅速增长。停车泊位的严重不足引起了动态、静态交通之间的矛盾冲突,更加重了愈来愈严峻的城市交通问题。
  城市交通有动静之分,前者是指人、车、物的流动,后者是指车辆的停放,包括因乘客上下或货物装卸的短时间停放,以及在停车场的长时间停放。过去,当我国机动车保有量较低时,停车问题显得不是很突出,对停车带来的问题没有引起足够的重视。但随着我国汽车工业的发展和鼓励小汽车进入家庭等一系列相关政策的实施,私人小汽车保有量迅猛增长,停车问题逐渐呈现,并逐渐走向尖锐。目前,我国的大中城市存在的“停车难”问题,已经成为政府相关部门和广大民众关注的焦点。
2.城镇化进程加快与汽车工业快速发展带来的停车难问题
  城镇化与汽车社会都是人类社会发展进入现代化的标志,如何协调好相互的定位和关系,是保证其各自能够正常与健康发展的关键。当前,全国的许多大中城市就是在城市基础设施的建设与汽车保有量控制方面没有协调到位,导致许多城市的停车问题日益突出,严重制约城市管理水平和人们生活品质的提高。
2.1我国城镇化进程加快带来的停车难问题
  城镇化是人类社会发展的客观趋势,是现代化的必由之路。从国外的发展来看,其发展道路是一个相对漫长且平稳的发展过程;而我国城镇化的发展相对来讲是一个较为快速发展的进程。在其发展过程中,由于在规划建设中只重视了“行”的问题、而忽略了“停”的问题,导致了城市“停车难”的问题不断加剧,使得许多城市或区域“停车难”比“行车难”的问题更为突出。同时,由于“停车难”、“乱停车”的问题日益严重,其所带来的尾气排放污染、能源消耗、动态交通压力等问题严重影响了城市的发展进程和人民的生活质量。
  乱停车、占道停车造成了交通拥堵的加剧,道路不够,不断地开辟新道路是不是治堵的办法?事实证明是不行的,美国53个城市30%的土地已被汽车占领,人们还是苦于找不到车位。而中国的人口密度是美国的5倍,土地资源又十分短缺,人均耕地占有量只有世界平均水平的1/3。如果中国不断将养命活口的土地大量地用来修建道路或停车场,18亿亩的耕地红线将迅速被突破,未来将是怎样的景象不难想象(1)。
2.2我国汽车工业快速发展带来的停车难问题
  从2000年开始,中国汽车市场进入到黄金发展的10年,汽车保有量从1600万辆攀升到1亿多辆。汽车市场由小变大,2009年我国已成为全球第一大汽车市场,比原先预测的2015年提早了6年。从2009年到2014年,我国已连续六年成为世界第一汽车生产大国和销售大国(详见表1)。
表1 2009年~2014年中国汽车生产及销售统计(单位:万辆)
年份
年生产量
年销售量
2009
1379.10
1364.48
2010
1826.00
1806.00
2011
1841.89
1850.51
2012
1927.18
1930.64
2013
2211.68
2198.41
2014
2372.29
2349.19
消息来源:中国行业咨询网
  随着轿车大规模进入家庭,未来几年我国将有越来越多的城市进入“汽车社会”,这是一种新的经济与社会现象,它主要表现为以汽车为载体或者围绕汽车而产生的一系列人类活动,将对人们的生产和生活、经济与社会、自然与环境等领域产生深远的影响。随之而来的问题是,汽车保有量的快速提升,停车供需矛盾会更加突出,而目前各大、中城市的小汽车数量增速过快,已导致停车泊位供应严重不足,且未来汽车仍会维持快速增长势头,停车供需矛盾将进一步恶化,汽车占用消防通道和人行通道、市政道路及绿化用地的现象屡禁不止,到了不可承受的地步。“停车难”问题已成为社会焦点,是困扰城市发展的难题之一。
  到2014年年底,中国汽车保有量已达1.541亿辆,全国已有35个城市的汽车保有量超过百万辆,其中北京、成都、深圳、天津、上海、苏州、重庆、广州、杭州、郑州10个城市的汽车保有量超过200万辆。其中私人汽车拥有量已破亿,今后10年左右的时间,预计中国每百户汽车拥有量将达到或接近60辆。假设中国每户平均3.5人,中国大约有3.7亿户家庭。按100户60辆计算的话,中国10年后大体会有2.2亿辆私家车。不知道往哪里放这些汽车?道路会拥堵到什么程度?
3.我国停车市场发展的现状、存在问题及发展方向
  一般情况下小型机动车除出租车外,每天只有10%的时间是行驶状态,而90%的时间是停止状态(2),但我们以前只重视了动态交通建设,却忽视了静态交通建设,使静态交通的发展严重滞后,“停车难”的现象日益突出。
3.1我国停车市场发展的现状
  随着城市经济的发展和城市化进程的加快,机动车数量快速增长,停车难已成为世界各大城市面临的共同问题,解决这一问题已是当务之急。从《深圳特区咪表停车规划(2008年)》了解到,欧美国家解决停车难问题的过程来看,从小汽车千人拥有率为20辆以下达到千人拥有率超过200辆以上,从停车宽松、到停车紧张、再到乱停车禁而不止、直至进行停车治理及进行限制购车,他们经历了发生阶段、发展阶段、乱停车禁而不止阶段、停车疏堵结合阶段和限制小汽车阶段等五个发展阶段。
  我国停车市场的发展非常不平衡,各个阶段的划分也不够明显。到2014年年底,我国民用机动车保有量已达2.64亿辆,其中汽车1.54亿辆,汽车数量仅次于美国居世界第二位,占世界汽车总量的15%;其中,北京市平均每百户家庭拥有63辆私家车,广州、成都等大城市每百户家庭拥有私家车也超过40辆。从汽车的千人拥有率来看,我国许多大城市已达到限制小汽车阶段,但从停车管理水平、政策标准、信息化程度等软实力以及停车场配建、公交和轨道交通建设等硬实力上来看,我国一、二线城市最多处于停车发展的第三、四阶段;而三、四线城市因发展较慢、停车建设欠账太多,基本处于第二阶段。
3.2我国停车市场存在的问题
  由于静态交通发展的相对滞后,停车问题已越来越影响到了城市的可持续发展及人们的日常生活,主要体现在以下几方面:
  3.2.1机动车增速迅猛,停车泊位严重不足
  过去的一段时间里,静态交通设施建设相对于动态交通设施建设是更加的滞后,城市“停车难”问题导致驾车者四处寻找车位,间接造成更多的道路发生交通拥挤和环境污染,成为困扰城市静态交通运行和汽车工业发展的一大问题。
  3.2.2 道路内停车现象严重
  我国各大城市的道路内停车都占有相当大的比例,虽然道路内停车方便了机动车的停放,增加了静态交通面积,但道路内停车基本上都是占用人行道和非机动车道,因此造成行人、自行车和机动车之间相互争道、引发交通混乱,严重影响了道路的通行能力,且极易造成交通事故的发生。
  3.2.3 停车场地规划、建设严重滞后
  很多城市以前在规划中就没有为停车场建设预留出该项用地,并且随着城市交通的迅速发展也没有及时调整停车设施建设的发展战略,停车供需矛盾日益突出,人们才渐渐认识到静态交通合理规划的重要性,但是城市土地日益紧张,规划停车场用地又变得非常困难,停车场的规划、建设严重滞后,随之而来的是,汽车停放慢慢的吞噬人们正常生活的活动空间和道路,严重影响人们生活质量和道路通行能力。
  3.2.4 停车场地管理混乱、资源浪费严重
  停车场的建设与管理因其归属的不同,从设计、建设、经营管理各个环节设计到规划、城建、公安、交通运输、工商等多个部门。因此,每个部门因为职权范围所限都只是各行其是、各司其职,不能有效、合理的发挥已建成停车场的作用。
  由于“停车难”,又带来了城市道路通行能力降低、容易诱发交通事故、城市活力降低、环境污染严重等一系列问题,成为日益恶化的城市病之一。
3.3我国停车市场发展的方向
  2015年8月3日国家发展改革委等七部门发布了《关于加强城市停车设施建设的指导意见》(发改基础[2015]1788号)的文件,文件明确提出以居住区、大型综合交通枢纽、城市轨道交通外围站点(P+R)、医院、学校、旅游景区等特殊地区为重点,在内部通过挖潜及改造建设停车设施,并在有条件的周边区域增建公共停车设施。鼓励通过各种形式广泛吸引社会资本投资建设城市停车设施,大力推广政府和社会资本合作(PPP)模式,鼓励企事业单位、居民小区及个人利用自有土地、地上地下空间建设停车场,允许对外开放并取得相应收益。逐步缩小政府定价范围,全面放开社会资本全额投资新建停车设施收费。
  国务院总理李克强9月23日主持召开国务院常务会议,会议确定,一是把城市合理规划布局和建设停车场结合起来。二是放宽准入,鼓励民间资本以独资、PPP等方式参与。企业和个人均可投资建设公共停车场,原则上不对泊位数量做下限要求。三是加大财税、金融、用地、价格等政策扶持,通过企业债券、专项基金等方式支持停车场建设,制定相关收费办法,放开社会投资新建停车场收费。鼓励地方采取基金注资、投资补助等,拓宽企业融资渠道。四是完善相关标准规范,支持智能停车等推广应用,通过“互联网+”盘活资源。为群众提供良好公共服务。
  目前,“停车难”已成为严重影响城市的可持续发展的难题,国家在下全力将动员政府、企业、个人等力量来解决“停车难”的问题。然而要改变“停车难”的问题,首先是要将机动车停车市场作为一个产业来发展,使其能进入良性循环的发展轨道;其次是改变停车场建设的投资与管理的模式,使其专业化、市场化;三是严格控制道路内停车,大幅度调整道路内停车的收费标准,提高道路的通行效率;四是推行车辆拥有者自备停车位政策,确保每辆机动车都有一个合法的、固定的停车位,杜绝违章停车和乱停车;五是要充分利用地下空间来开发地下停车位,并使之向机电一体化、智能化方向发展;六是要为电动汽车的快速发展预留出足够的空间,做好充电设施的建设工作。
  随着停车场建设规模的不断扩大,机动车停车市场将会成为我国一个新兴的基础产业,将会为汽车工业、城市动态交通的健康发展提供可靠的保证,并且在一定程度上可促进和提高地方经济的运行与发展。
4.地下智能停车库技术在我国的推广与应用
  随着城市化进程的加快,城市规模不断扩大,造成城市人口超负荷,交通拥挤不堪,道路堵塞日益加剧,环境污染严重,给城市建设和发展增添了巨大压力。我国是一个人口大国,而可利用的土地又相对较少,在许多城市逐步进入“汽车社会”的今天,停车难已成为一个社会化的问题,如何来解决停车难的问题,是城市能够健康和良性发展、人民能够正常和安心生活的关键。
4.1地下空间的开发与利用
  以往我们城市发展的规划和建设主要向城市的四周扩展,使得城市的面积在不断扩大,城市的人口在规模不断增加,虽然兴建了大量高层建筑,但仍不能满足城市发展的需要,城市发展的空间越来越小,城市未来发展的出路在哪?从建筑行业的发展来讲,19世纪是桥梁的世纪,20世纪是高层建筑的世纪,21世纪将是地下空间的世纪。
  地下空间的开发与利用将是我国城市今后发展的一个重要途径,因为地下空间是城市未来发展可利用的战略性空间,是城市发展所需要的新型国土资源(3)。从国外发展来看,开发与利用城市地下空间资源,是城市现代化建设的发展方向和重要标志,其目的是使城市市政基础设施得到改善、城市交通形成地上地下相结合的交通体系、城市地下商业等多功能综合体日趋发达与完善。
  从我国城市发展情况来看,今后城市建设应当顺应城市空间发展的这一趋势,结合城市建设的新要求,做好城市地下空间的开发与利用,将在以下几方面得到改善:
  一是开发与利用城市地下空间可以缓解城市空间发展的突出矛盾与问题;
  二是开发与利用城市地下空间可有效改善城市动态交通、静态交通发展的问题;
  三是开发与利用城市地下空间可直接扩大了服务业的规模,促进了城市经济的发展;
  四是开发与利用城市地下空间可以提高城市基础设施运行的能力,增强城市防灾减灾的能力。
  因此说开发利用地下空间,是引导城市有序发展、人车立体分流、减少环境污染、改进城市生态的有效途径之一。
4.2圆形地下智能停车库技术
  我国是一个土地贫瘠的国家,又是一个人口大国,当土地资源被大量用做停车时,就意味着人们的生活与生产活动将受到很大限制,今天停车已成为我们生活中的一件大事。如何有效的解决停车难问题、如何有效的保护土地资源是我们要迫切解决的问题,圆形地下智能停车库引进与开发将为解决停车难问题提供一条有效的途径。
  圆形地下智能停车库主要适用于小型车的停放,车辆在存放过程中司机不进入地下车库,安全隐患少。该地下停车库的外型为圆柱型,在停车库的中心设计了一个竖向通道,通道内安装一套自动升降单元,自动升降系统上设置了可360°自动旋转的升降平台;每一个单体圆形地下智能停车库最小内径为18.80米,自上而下可设计为7~10层,每一层可设计12个泊车位(详见图1、图2);地下停车库的停车位可根据需要设置充电桩,可为新能源汽车停放时提供充电服务。该地下停车库可实现停车的远程、精确控制,存取自动化,人不进入停车库,具有节约土地资源、充分利用地下空间、智能化停车、节能环保、安全隐患小、占用地表面积小、对地表景观和绿化影响少、可为新能源汽车提供充电服务等优点,可有效的缓解城市“停车难”的问题。

图1 圆形地下智能停车库标准层平面图

图2 圆形地下智能停车库剖面图
  该圆形地下智能停车库具有自动旋转、升降、远程控制、精确定位四种功能,可在无人操控状态下将需存取的车辆快速、准确的就位。工作时载车平台在每层自动旋转存取车的过程中只对位一台车,使得每台车存取的水平传输距离都是最短的,平均存取一台车的时间为45秒。停车库内设有消防系统,整个地下停车库为一个防火分区,采用自动喷淋灭火,每个泊车位上都设置喷淋装置,由市政管网提供消防用水,同时在地下停车库内部或外部适当位置设专用消防水池。停车库内设烟感报警系统、气感报警系统和通风系统。停车库内设置一个维修通道,供检修故障时用。
4.3圆形地下智能停车库技术的推广应用
  以往传统的地面停车,一个车位大约需要26m2左右,占地面积大、停车数量少。而传统的地下停车场的有效停车使用面积约占地下建筑面积比60%,一个停车位需要占用40m2左右的建筑面积;同时,传统地下停车场是驶入式停车,停车路线较长、费时耗力,且能源消耗多、环境污染大、安全隐患大。现在,一个单体圆形地下智能停车库建设用地需要350m2,建成后地表部分的升降平台只需要占用35m2 的场地,其余部分仍可用于绿化、休闲、道路等。如果建设一个7层的圆形地下停车库,可停放84辆车,按地下停车库占用土地面积换算为4.17m2/辆,而如按升降平台实际占用地表土地面积换算仅为0.42m2/辆。
  圆形地下智能停车场在国外被称之为“停车公园”,已成功运营了二十多年,其建造、管理和运营维护技术均很成熟(详见图3)。可广泛用于老旧城区的改造,新建小区的边角地带,街心花园、公园绿地和广场的地下,公路和立交桥的周边地带;它即可独立设置单个圆形地下停车库,也可以将多个单体圆形地下停车库通过组合或集群的方式,建造成为满足实际场地或地下空间所需要的地下智能停车库(详见图4、图5)

图3 建成后的圆形地下智能停车库


图4 组合型圆形地下智能停车库平面布置图

图5 集群型圆形地下智能停车库平面布置图

 
  因此,该圆形地下智能停车库具有占地面积小、布置灵活、适应环境能力强;地下存车、绿色环保、节能减排;封闭式管理、安全性高等特点,符合二十一世纪开发与利用地下空间的发展方向。
  目前,该项技术已在国内的北京、广州、上海、深圳、福州、太原、哈尔滨、厦门、石家庄、贵阳、兰州等多地开始推广,预计到2016年下半年将有建成的圆形地下智能停车库在国内开始得到应用。
4.4咬合桩技术在圆形地下智能停车库中的运用
  圆形地下智能停车库主要是利用地下空间进行建设,基本不占用地表用地,可节约大量土地资源,为城市发展提供了有效空间。地下可设置七层~十层,基坑开挖深度一般都在20.00m(含设备坑)以上,因此地下智能停车库是一个直径为20.00m的圆筒结构。
  地下车库的圆筒结构一般是采取“三合一墙”结构,即将基坑支护的挡土、止水作用与地下车库的外围护功能三者结合起来,通过采用咬合桩、地下连续墙、沉井等技术形成“三合一墙”结构。从施工难度、工程造价、施工周期、施工占地等方面综合考虑,咬合桩技术是最适合圆形地下智能停车库“三合一墙”结构的施工。
  咬合桩技术是将钢筋混凝土桩与素混凝土桩通过切割后形成相互咬合的连续桩墙结构,以起到即挡土、止水又为地下车库的围护结构。咬合桩一般分为A序桩(素混凝土桩)和B序桩(钢筋混凝土桩),施工时首先施工A序桩,完成两根A序桩后在两根A序桩之间施工B序桩,在B序桩施工时对两根A序桩进行切割并形成咬合,具体施工顺序详见图6。

图6 咬合桩施工流程图
  
  咬合桩施工是采用全套管钻机与冲抓斗或旋挖钻机相配合进行钻孔,在成孔过程中用钢套管进行全程护壁,不会出现塌孔、断桩、缩颈、加泥、混凝土离析等问题,并且在成孔施工中不采用泥浆护壁,减少了对周边环境的污染。B序桩施工时也是采用带钻具的钢套管对A序桩进行切割素,形成相互搭接在一起的咬合桩。
  当地下停车库的外围护墙通过咬合桩相互搭接形成一个闭合圆筒结构,利用圆形闭合拱墙结构的受力原理,可以使整个地下停车库的外围护墙结构始终处于受压状态,这样一来其外围护墙可以在素混凝土结构条件下即能满足结构受力要求。因此,咬合桩支护结构在不需要增设结构内衬的情况下,就可以作为地下停车库的外围护墙体,节省了地下空间、节约了工程造价,地下停车库开挖后效果详见图7。

图7 采用咬合桩技术圆形地下停车库
5.地下智能停车库技术在我国的发展前景
  静态交通作为城市交通系统的一个重要组成部分,其状况的好坏直接影响到城市交通系统功能的运行。而长期以来,由于我国各个城市对基础设施,尤其是停车设施建设的投入不大,没有对停车设施进行合理的规划和必要的建设,导致停车的供需矛盾随着机动车的迅速发展而越来越突出。因而,随着城市停车需求的快速增长,应充分重视和大力加强城市静态交通设施的规划、建设和管理工作,从而使城市交通系统的功能得到更好的发挥。
  目前,我国大城市小汽车与停车位的平均比例约为1比0.8,中小城市约为1比0.5,而发达国家约为1比1.3(4)。截至2014年底,全国汽车保有量1.54亿辆,其中私人小汽车1.05亿辆,汽车保有量年净增约为1900万辆,停车位缺口超过5000万个,而随着城镇化的发展,我国需要建设的停车位规模会越来越大。
  按照国际惯例的汽车保有量与停车位的比例为1:1.3进行停车位的测算,到2020年中国汽车停车位需求约为34961万个,而传统停车位只能提供11949万个,供给与需求差距巨大(详见表2)。另外,《城市道路交通规划设计规范》规定,公共停车场用地总面积可按规划城市人口每人0.8~1.0m2计算,其中机动车停车场的用地宜为80%-90%。发达国家的城市规划要求城市道路的总面积与公共停车总面积之比为8:1~9:1,而我国仅为100:1,其要求相差甚远。
表2 2015年~2020年中国机动车停车位需求与传统停车位供给统计(单位:万个)
年份
2015
2016
2017
2018
2019
2020
停车位需求
21141
23709
26290
29117
31918
34961
需求量年递增数
 
2568
2581
2827
2801
3043
传统停车位供给
6935
7419
8151
9233
10385
11949
供给量年递增数
 
484
732
1082
1152
1564
供给与需求缺口
 
-2084
-1849
-1745
-1649
-1479
  从上述两组规划数据来看,我国静态交通设施的建设远远不能满足当前城市发展的需要,而且未来很长一段时间内都将是需求大于供给,因为城市今后能否可持续、健康发展的最大难题就是土地资源的匮乏,而解决静态交通问题,缓解“停车难”恰恰又需要大量的土地资源来做保证,使得土地利用与停车需求之间的关系更加紧张,这就为地下智能停车的发展带来了商机,其发展前景广阔。
  发展地下停车可充分开发和利用城市的地下空间,节约有限的地表土地资源,对改善城市景观、减少环境污染、改良生态环境有重要的的意义;发展智能停车让人、车、路之间的相互作用关系以新的方式呈现,实现停车的实时、准确、高效、安全、节能的目标,使以往交通拥堵、违章停车、交通安全、停车收费等问题得到缓解和解决,从而可提高了人们的出行效率,提升人们的日常生活质量。
  因此,地下智能停车库技术的推广与应用为我国解决“停车难”问题提供了一个有效的办法,将是我国未来解决和发展静态交通的重要途径之一。

  参考文献
  [1] 许璐娜.国务院多举措破解停车难 盘点海外各国解决停车难措施〔OL〕.央广网,2015年9月27日
  [2] 安治永.静态交通问题亟待重视-访中国重机协会停车设备工作委员会主任任伯淼〔N〕.中国建设报,2003年10月30日
  [3] 谢文.拓展城市发展的战略新空间-—关于城市地下空间开发利用的调查与思考〔N〕.光明日报,2014年10月7日
  [4] 王俊秀.中国汽车社会发展报告(2012-2013)〔M〕. 北京:社会科学文献出版社,2013年

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