劉桂麗，余功新，白 坤，方曄盛

（1.陸軍航空兵學(xué)院航空勤務(wù)系，北京101100；2.青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院，山東 青島266520）

共享單車作為一種新型商業(yè)模式，在城市環(huán)境、交通領(lǐng)域的積極影響下快速發(fā)展，完善了城市公交系統(tǒng)，解決了“最后一公里出行”難題[1]。但是隨著共享單車的不斷普及和使用，城市用地緊張和自行車的停放之間出現(xiàn)矛盾，車多地少問題致使共享單車系統(tǒng)設(shè)置數(shù)量有限，難以滿足交通需求；不規(guī)矩停車影響了市容，也妨礙市民正常的交通出行[2]。諸多原因最終導(dǎo)致共享單車的公共交通模式?jīng)]能充分發(fā)揮其自身優(yōu)勢，“綠色出行”得不到廣大出行者的積極響應(yīng)[3]。

1 城市公交毛細網(wǎng)鏈規(guī)劃

雖然當(dāng)前大多數(shù)城市用地較為緊張，但是，仍有大量閑散的微空間尚可利用，如居民樓、商場等墻體外側(cè)、公交?？空颈趁婕皟蓚?cè)、公園休閑椅后側(cè)、樹木之間、路燈周圍、路基擋土墻一側(cè)等。如果能設(shè)計出一種新型便捷式共享單車停放設(shè)施，見縫插針地設(shè)置在這些城市未被利用的閑散空間，方便共享單車及私家車的停放；停放設(shè)施的日常維護與管理可采用交通始發(fā)地物業(yè)實際執(zhí)行、政府資助的形式。由此，私家自行車和共享單車出行方式延伸到居民樓前、商場門口、辦公樓下等交通始發(fā)地，該方案在提高城市土地利用率的同時可使共享單車與現(xiàn)有公交系統(tǒng)更加有效地結(jié)合，實現(xiàn)不同公交方式的無縫銜接，填補公交站點與交通始發(fā)地之間公交出行方式的空白，實現(xiàn)交通始發(fā)地至公交站點之間方便出行，形成城市公交毛細網(wǎng)鏈全覆蓋，提高公交系統(tǒng)輻射影響力及便捷程度，達到出門就有公交的目的。以上即為城市公交毛細網(wǎng)鏈規(guī)劃方案。

由此，共享單車停放設(shè)施的設(shè)計成為實現(xiàn)公交毛細網(wǎng)鏈規(guī)劃的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 共享單車停放設(shè)施設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

共享單車停放設(shè)施利用的是城市閑散微空間，因此總體設(shè)計原則是占地面積小，同時實現(xiàn)安全便捷、綠色環(huán)保、經(jīng)濟美觀等效果[3]。為此，本設(shè)施采用共享單車傾斜60°放置，以減少占地面積，整體流線型設(shè)計可方便共享單車的存取。主要由停放斜曲面、前輪凹槽、后輪彈簧板及彈簧鎖和可拆卸雨棚組成。寬20 cm，高2.1 m，長1 m，占地面積0.2 m2，相比現(xiàn)有設(shè)施可節(jié)省50%的空間，總體效果如圖1 所示。

停車時，共享單車前輪沿停放斜曲面進入前輪凹槽內(nèi)，后輪處彈簧板在車自身重力和人力作用下自行下陷形成凹槽，后輪進入形成的凹槽中；前輪和后輪一定深度的凹槽設(shè)置可將共享單車穩(wěn)固地停放在該設(shè)施上；后輪彈簧板處設(shè)有彈簧鎖裝置，共享單車停穩(wěn)后刷卡上鎖以確保停放安全[4]。

2.2 局部設(shè)計

2.2.1 后輪彈簧板

如圖2 所示，后輪彈簧板由兩塊板（上斜板和下平板）組成。上斜板與下平板下側(cè)均與彈簧相連接，其在壓力作用下可下陷形成后輪凹槽。彈簧板彈力的基本要求是：僅有輪胎自身重力的作用下，彈簧板不能下陷形成凹槽，同時給予一定的壓力時才可下陷。該設(shè)計可實現(xiàn)停車時最先接觸后輪彈簧板的前輪不會下陷，而后輪接觸彈簧板時，在人力給予的壓力下，后輪隨同彈簧板一起下陷，確保便捷停車。

圖1 共享單車停放設(shè)施效果圖

圖2 后輪凹槽

2.2.2 彈簧鎖

彈簧鎖主要由桿、彈簧及兩個可繞軸上下轉(zhuǎn)動并相互嚙合的金屬板組成，緊貼著后輪彈簧板安置。兩金屬板在外力作用下可繞各軸上下轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動過程中均受彈簧反彈力的作用，無外力時金屬板回彈至原位。彈簧鎖整體受電子系統(tǒng)控制，在系統(tǒng)未給指令時，兩金屬板塊只能因外力作用向下轉(zhuǎn)動；當(dāng)接到系統(tǒng)指令時，才允許其因外力而向上轉(zhuǎn)動。使用者可使用IC 卡控制該系統(tǒng)，停車時刷卡則系統(tǒng)識別IC 卡信息，取車時刷卡按IC 卡信息判斷是否打開彈簧鎖并按時長扣費。

2.2.3 停放斜曲面及前輪凹槽

停放斜面為一段曲線弧，如圖3 所示，流線型設(shè)計可減少停車阻力，且造型美觀；材料采用厚度為2 mm 的201 鋼板，具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕、成本低、質(zhì)量輕等優(yōu)點[5]。停放斜曲面的前端設(shè)有前輪凹槽，如圖4 所示，槽寬為5 cm，適合目前所有常見車型，深度為25 cm，約為常見共享單車車輪半徑的5/6[6]，該深度可使車輪無法自動下滑，以確保停車穩(wěn)固。

圖3 停放斜面

圖4 前輪凹槽

2.2.4 雨棚

如圖5 所示，可拆卸雨棚在一定程度上可以起到遮蔽風(fēng)雨的作用。若共享單車停放設(shè)施設(shè)置位置處尚存在可利用空間，可將雨棚拆除，設(shè)置獨立的整體遮雨板，以進一步提高遮擋效果，如圖6 所示。遮雨板上可安置太陽能電板[7]，利用太陽能為該設(shè)施提供能源。

圖5 可拆卸雨棚

圖6 整體遮雨板

2.3 工作原理

2.3.1 停車過程

存車人按照該設(shè)施的既定軌道加以適當(dāng)?shù)耐屏?，將車推放在停放斜曲面上，前輪進入前輪凹槽中，此時后輪到達彈簧板處（亦壓在彈簧鎖上）；存車人對后輪施加壓力，后輪與彈簧板一起下陷，兩金屬板塊因受車輪胎的同步壓力而繞軸向下轉(zhuǎn)動；在彈簧彈力的作用下，兩金屬板塊有向上反彈趨勢，因此施加在輪胎的壓力應(yīng)大于反彈力，當(dāng)車輪到達停放位時，兩金屬板塊反彈回原位置，刷IC 卡，系統(tǒng)識別并記錄信息，停車過程結(jié)束。

2.3.2 取車過程

取車人刷卡后，系統(tǒng)識別IC 卡信息，若與停車時信息一致，彈簧鎖的兩金屬板塊被系統(tǒng)指令向上轉(zhuǎn)動，即彈簧鎖失去了對后輪和彈簧板的反彈限制作用，因而在人力給予一定的向上拉力作用下，后輪和彈簧板將一起被彈出凹槽回到原位，此時彈簧鎖的兩金屬板塊亦被彈回原位置，即彈簧板回到鎖車前的狀態(tài)，取車人即可將停放在斜曲面上的車取走，取車過程結(jié)束。

3 共享單車停放設(shè)施應(yīng)用

便捷共享單車停放設(shè)施可以見縫插針地設(shè)置在一切未被利用的閑散空間，如公交?？空緝梢砑氨趁?、居民樓、辦公樓等建筑物墻體一側(cè)、公園休閑座椅靠背后、樹木之間、擋土墻一側(cè)等；隨著開放式小區(qū)的建設(shè)，其原有圍欄處亦可成為便捷式共享單車停放設(shè)施放置的空間。

3.1 新型公交?？空驹O(shè)計

如圖7 所示，新型公交?？空緸椤坝鹨硎健痹O(shè)計，利用?？空镜膬蓚?cè)及背部空間與便捷式共享單車停靠設(shè)施相結(jié)合，在公交停靠站頂端加上太陽能板發(fā)電設(shè)施，為設(shè)施的使用提供能源。

圖7 公交?？空颈趁婕皟蓚?cè)

3.2 建筑物墻體處

如圖8 所示，居民樓、辦公樓、商場等建筑物外墻可作為便捷式共享單車?？吭O(shè)施的支點，將其放置在尚可利用的閑置空間。

3.3 小區(qū)圍欄

如圖9 所示，居民小區(qū)圍欄亦可為便捷式共享單車停放設(shè)施的安置提供支點。隨著開放式小區(qū)的不斷建設(shè)，圍欄的使用將大大減少，在尚無支點可用的情況下，便捷共享單車停放設(shè)施可采用兩兩對向、互為支撐的形式進行設(shè)置，如圖10 所示。

圖8 建筑物外墻一側(cè)

圖9 居民小區(qū)圍欄處

圖10 互為支撐

除上述地點以外，城市中仍有大量微空間可供使用，如公園休閑椅靠背后側(cè)、人行道綠植物之間、路燈及電線桿周圍等。

總之，在城市中能夠提供0.2 m2面積和一個支點的位置，即可實現(xiàn)便捷共享單車停放設(shè)施的設(shè)置，若無支點可用，只需0.4 m2的面積，利用自身相互依靠亦可實現(xiàn)該設(shè)施的設(shè)置。

4 可行性分析

4.1 適用人群分析

以共享單車為研究對象進行受力分析，為保持共享單車在停放設(shè)施上的平衡，需滿足：

式（1）（2）中，G、T、F分別為車重、推力及彈力，計算模型受力如圖11 所示。

圖11 計算模型受力簡圖

表1 共享單車停放設(shè)施造價（單位：元）

表2 山東日照便捷共享單車停放設(shè)施與現(xiàn)有設(shè)施費用

通過計算可知，停放共享單車所需推力約為140 N，相當(dāng)于一個人拎起一箱24 瓶裝礦泉水所需的力。在理論分析的基礎(chǔ)上，本文進行了適用人群測試，實驗證明，在選取的年齡在12～60 歲范圍內(nèi)的人群，96%的人均可實現(xiàn)共享單車的安全快速停放。

4.2 經(jīng)濟可行性分析

由表1 可知，每個新型便捷共享單車停放設(shè)施造價約700 元，僅為目前公共共享單車停放設(shè)施（約2 000～3 000元）的30%左右。

以山東省日照市市區(qū)為例，目前共享單車一期工程已建站點200 個，投放共享單車3 000 輛，總投資約為1 200 萬元，占地面積約2 800 m2[8]。共享單車停放設(shè)施尺寸為1.10 m×0.20 m×1.90 m（長×寬×高），每個站點（約14 個停放設(shè)施）占地面積約為14.15 m2，如表2 所示。 若采用60°新型共享單車停放設(shè)施，節(jié)約花費840 萬元，減少占地面積1 400 m2，這對土地資源緊缺的城市來說，具有重大現(xiàn)實意義。從適用人群及經(jīng)濟性分析可知，便捷式共享單車?？吭O(shè)施的使用具有良好的可行性。

5 創(chuàng)新特色

公交毛細網(wǎng)鏈規(guī)劃思路極大限度擴充了公交范疇，將城市公交路網(wǎng)延伸到交通始發(fā)地，可實現(xiàn)城市公交毛細網(wǎng)鏈全覆蓋；基于城市公交毛細網(wǎng)鏈規(guī)劃的共享單車停放設(shè)施，服務(wù)于公交站點與交通起始點之間，填補兩者之間公交方式的空白；便捷共享單車停放設(shè)施采用60°斜放式設(shè)計，相比現(xiàn)有設(shè)施節(jié)省了50%的空間，可見縫插針地設(shè)置在一切未被利用的閑散微空間，提高土地利用率；使用共享單車停放設(shè)施更加便于公交系統(tǒng)管理與運行，相對原有共享單車系統(tǒng)而言，政府只需要提供維護和管理費用，可極大程度上減少政府投入。

6 應(yīng)用前景

近年來，大眾綠色出行的愿望日益強烈，我們需要的是為綠色出行提供便捷條件，讓綠色出行無后顧之憂。共享單車停放設(shè)施的設(shè)置，相當(dāng)于對原來共享單車的放置進行了規(guī)范化處理，一定程度上解決了亂停亂放影響市容的問題。目前，大多數(shù)城市，尤其是大城市的土地開發(fā)已近乎接近極限，目前能服務(wù)與公交系統(tǒng)的空間已難以擴展，便捷式共享單車停放設(shè)施利用無法再利用的城市閑散微空間，可進一步提高城市的土地利用效率。尤其對于地下空間利用受限的城市，基于公交毛細網(wǎng)鏈規(guī)劃的共享單車停放設(shè)施的應(yīng)用將更具有現(xiàn)實意義。