第３２卷第ｌ期 ２０１５年３月 苏州科技学院学报（自然科学版） Ｓｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０ｌ５ 基于ＳｕｐｅｒＭａｐ的智能公交分析系统的 设计与实现 吉 祥，石快快，史守正 （苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州２１５００９） 摘 要：采用苏州智能公交运营系统获取的公交运营数据，结合数据库技术、组件式ＧＩＳ技术ＳｕｐｅｒＭａｐ Ｏｂｊｅｃｔｓ，以 及层次分析法（ＡＨＰ）、ＴＣＱＳＭ模型等科学方法，利用Ｃ＃语言开发出智能公交分析系统。系统能够运用合理的指标 进行公交场站、线路及公交专用道分析，指出公交运营中存在的问题及需要改善的地方，最终给出整改措施。经过苏 州公交数据实例验证，该系统指出的问题与公交实际运营中出现的问题相吻合，因而该系统可为公交发展提供决策 支持。 关键词：公交；线网；场站；专用道；ＴＣＱＳＭ模型 中图分类号：Ｐ２０８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—０６８７（２０１５）０１—００７４—０７ 公交作为市民出行最主要的工具之一，在日常生活中扮演着重要的角色，智能交通系统（ＩＴＳ）将成为今 后交通发展的主要方向『１ｌ。近年来，关于公交的研究不胜枚举，但这些研究［２－３１多停留在单个线路、场站或效益 以及一些关于算法的创新等方面，各研究之间过于，没有宏观地把握地区公交各方面的整体状况，使得 分析存在单一性。同时研究没有应用于实际生活，导致极大浪费并且无法验证其可靠性。现有研究在线网分 析方面，虽然根据公交特性提出诸如客流不均衡系数、路段运营匹配度、平均运距等衡量指标，但是仅简单给 出概念和求解方法。在线网评价方面，提出ＡＨＰ模型［４１、灰色关联模型［５１、非线性模型问、模糊神经网络预测模 型等评价模型，但这些模型适应于不同的线网环境，各自存在优缺点。在场站和专用道方面，虽然提出场站、 专用道设置的分析指标［７１，如站距、车道数、人流量、车流量等，以及场站、专用道的设置样式，但未根据指标 求解结果分析出具体路况下场站和专用道的设置样式。为此，笔者综合公交研究的各个方面、各种方法归纳 并研制出关于智能公交的分析系统，系统综合以上研究成果，在线网分析方面深入研究线网指标的适用范围 （单个或整体），结合分析结果给出公交线网改善措施，在场站和专用道方面，以已有场站、专用道设置的分析 指标和设置样式作为参照，归纳总结出适应不同路况的场站和专用道设置样式，并运用最新的数据进行实地 的求解与验证，具有一定的现实意义与应用价值。 １系统设计 １．１功能设计 在该阶段的设计中，系统分为线路智能生成、场站分析、线网分析、专用道规划四大模块（基本地图操作、 图层管理、专题图操作作为ＧＩＳ系统的基本功能没有单独作为模块），系统功能结构图如图１所示。 １．２数据库设计 数据库设计主要包括栅格数据库设计、矢量数据库设计以及属性数据库设计三部分，调用Ｓｑｌ Ｓｅｒｖｅｒ作 为系统的外接数据库，并使用．ｕｄｂ数据格式来存储矢量及属性数据。 【收稿日期】２０１３—０９—１７ 【作者简介】吉祥（１９９２一），男，江苏盐城人。 史守正（１９７３一），男，山东莘县人，讲师，博士研究生，研究方向：地理信息系统与计量地理学。 ７６ 苏州科技学院学报（自然科学版） ２０１５丘 到均衡满载、公交驾驶人员劳动强度过大等问题，线路的经济效益和社会效益均会受到严重影响嘲，为此合 理拆分超长的公交线路尤为必要。对一条超长公交线路进行合理地拆分需分为以下两个步骤阎： ①确定拆分后线路的合理长度。（ａ）拆分判定：对于大于最大线路长度的公交线路需要进行拆分，确定城 市公交最大线路长度 一的计算公式如下 ￡一＝ ・ （５） 其中： 为公共汽车的平均运营车速，ｋｍ／ｈ； 为９５％居民的单程最大出行时耗，ｈ。 （ｂ）拆分后的合理长度求解。首先，求解平均运距 。，其公式如下 Ｌ￣＝Ｒ／ａ，Ｒ＝ Ｐｉ・Ｌ ｉ （６） 其中： 为客运周转量，人・ｋｍ；ｎ为公交线路客流量，人次・ｄ一，可通过刷卡量获得； 为站间断面 的公交客 流，人次・ｈ；厶为站间断面 前后临近两站的间距，ｋｍ。 其次，求得线路理想长度 ，即为 Ｌ ＝Ｐｈ・Ｆ・Ｌ （７） 其中：Ｆ为满载率，即实际乘客数与满载乘客数的比值； 为客流断面不均衡系数。 ②确定拆分线路的分断点和保留的线路区间。需要依据不同线路的实际情况和城市发展要求进行合理 设置，在此不再赘述。 ２．１．２道路上的线路分析 主干道往往承担着最大交通量，也是公交车频繁行驶的道路，因此，主干道上线路的合理性对线网服务 水平有着非常重要的意义。道路上的线路分析选择市区主干道进行线路分析，主要从路段重复度、客流不均 衡系数、路段运营匹配度三个指标进行分析。 （１）分析指标介绍。①路段重复度：某路段上设置的公交线路的条数。路段重复度较低则该路段公交服务 水平不高，影响市民出行，而超过一般范围就会造成公交服务效率不高从而导致资源浪费。②客流不均衡系 数：某路段的最大客流量与平均客流量的比值，即 ｂ．＝（ｍａｘ∑Ｖ ）／Ｖ （ｋ＝ｌ，２，…，ｎ） （８） Ｖ ＝（２２￡ ）／（ ｋ ｋ ）（ｋ＝ｌ，２，…，凡） （９） 其中：ｂ 为某路段客流不均衡系数；Ｖ 为线路第ｋ个断面的客流量，人次； 为线路的平均断面客流量， 人次； 为线路第ｋ个断面的长度，ｋｍｔ砌。 ③路段运营匹配度：道路网上某一路段上的所有公交线路提供的客位数总和与该路段上的客流需求的 比值，反映了公交线网上的运力匹配情况，是进行公交车类型调整和公交调度等线网优化的重要依据之一。 其公式为 ，７：（∑ＮｉＱｉ）／Ｄｅｍａｎｄ （１０） 其中： 为公交车辆类型总数； 为某一路段上行驶的第 种公交车辆类型；Ｑ 为第ｉ种类型公交车辆的载客 数；Ｄｅｍａｎｄ为该路段上的客流需求【ｕｌ。 （２）指标求解。路段重复度求解需要进行网络分析、建立缓冲区并查询缓冲区内的线路条数。客流断面不 均衡系数可以根据查询出的道路断面客流量、平均客流量和断面长度求解。路段运营匹配度则需要查询路 段上公交车的实际载客数，再利用公交车车型确定最大载客数求得。 ２．１．３整体线网分析 整体线网分析用于分析各区线网状况。对于线网的大面积分析主要从线网密度、线网覆盖率两个指标 进行，可以快速有效地得到线网的状况。 （１）分析指标介绍。①线网密度：有公交线路的道路中心线总长度与公交服务区域面积之Ｅｔ，ｏ１．即 ｑ＝ＬｏｌＦ 其中： 为公交线路的道路中心线总长度，ｋｍ；Ｆ为公交服务区域面积，ｋｍ２。 （１１） ７８ 苏州科技学院学报（自然科学版） ２０１５篮 其中： 为单停靠站多停靠位累积效率； 为第几个停靠位的利用效率；ｎ为停靠位序号；ｍ为研究站点的 总停靠位数㈣。 ＠ＴＣＱＳＭ修正模型：ＴＣＱＳＭ模型，又名经验模型，即是由巴西著名交通工程师保罗・卡斯图迪奥（Ｐｅｄｒｏ Ｓ ａｓ ）在２００４年提出公交单停靠站停靠位通行能力模型。由于该模型没有考虑信号控制对停靠位通行能力 的影响．而且该模型本身是经验模型，在应用上具有相当的局限性。所以分析可能存在较大误差，单点停靠 位通行能力修正模型为 ６ ００（Ｃ）ｔＪ￣ 瓦 ３＋＋ｃ））（ｔ／、 （１６） 其中：Ｂ。 为修正后的单一公交停靠位站点的通行能力；ｔｉＣ为绿信比； 为公交车站对通行能力的修正系数； ｔ 为车辆进站停车所用时间，ｓ；ｔ。为车辆离开车站所用时间，ｓ；ｔ 为车辆进站后车门开闭的时间，一般取 ３ ４ ｓ；ｔ 为乘客上、下车所需的平均时间，Ｓ；Ｚ为车辆停靠失败率的标准差；ｃ 为停留时间变化系数；Ａｔ为车 辆在停靠位上的延误时 。 多停靠位站点通行能力模型为㈣ Ｂ ＝ ＝ ・Ｂ１ （１７） ３ 应用实例 ３．１数据说明 公交运营设备获取的数据存储于数据库中，数据表见表１。 表１公交运营设备获取的数据表 点图层 线图层 面图层 ＩｎｔｉＳｔｏｐ（首末站） ＦｉｘＰｌａｃｅ（保养厂） ｓｔａｎｄＰ（站点） ＢｕｓＬｉｎｅ（线路） ＳｕｂＲｅｇｉｏｎ（￣－） ＣｈａｎｇｅＰｉｖｏｔ 乘枢纽） ＲｏａｄＮｅｔ（Ｊ￣路网络数据集） ＭａｉｎＲｏａｄ（主干道） ＲｏａｄＬｉｎｅ（Ｊ／￣路）ＬｉｎｅＮｅｔ（￣路网络数据集） 系统界面图如图２所示。 ３．２线网分析 ３．２．１线路分析 以２７路线路分析为例，２７路公交线路连接古城区与工业园区并且其线路大部分位于工业园区内，工业 园区相对空旷，２７路没有明显人流聚集路段且人流量远低于人流密集的古城区。但大于工业园区内部线路 的人流量。线路过长（大约２５．５ ｋｍ），首末站间距约为１４ ｋｍ，弯道较多。２７路线的指标分析结果如图３，弯道 多说明非直线系数（线路长度／首末站间距）较大且分析值与实际较吻合（约为１．８２）。人流量偏低、线路过长 导致运输效益较小与分析值较吻合。２７路线路没有明显的人流聚集路段说明客流断面不均衡系数在合理值 范围内。综上来看，分析结果基本符合２７路线路的实际情况。根据分析结果可以得到２７路线路长度大于合 理值需要拆分。图３中的运输效益的统计图说明苏州公交线路效益的整体状况，符合苏州出行人口众多的 特征 ， ８０ 苏州科技学院学报（自然科学版） ２０１５生 ４ 结语 该系统实现对公交的场站、线网、专用道的分析，主要是对线网分析和专用道规划进行详述，旨在发现公 交线路运营中存在的问题并提出解决办法，为实现更合理地公交线路规划、推动智能公交发展贡献一份力 量。系统以苏州公交为研究切人点，结合公交分析的科学指标及公交运营的最新数据，借助科学的方法进行 分析，充分保证了分析的科学性、时效性与真实性，具有一定的实用价值。 参考文献： 【１】李德仁，郭丙轩，王密，等．基于ＧＰＳ与ＧＩＳ集成的车辆导航系统设计与实现【Ｊｊ．武汉测绘科技大学学报，２０００，２５（３）：２０８－２１１． 【２】史守正，杜景龙．基于ＧＩＳ的公交线路自动绘制算法的实现及应用叨．苏州科技学院学报：自然科学版，２０１０，２７（３）：６９—７５． 【３】李季涛，杨俊锋．基于ＧＩＳ的公交网络模型及其在公交线路查询中的应用啪．大连铁道学院学报，２００４，２５（２）：３０—３３． ［４】王树波，吴丽娜，夏巍．城市公交场站布局规划方案ＡＨＰ评价［Ｊ］．黑龙江交通科技，２０１３（１）：１６７—１６８． 【５】胡启洲，杨艳妮，蔚欣欣．城市公交线网评价的灰色关联模型【Ｊ］．武汉理工大学学报：交通科学与工程版，２００９，３３（６）：１０７２—１０７５ 【６】姚本伦。张卫华．城市公交线网优化的非线性模型 ．交通与安全，２００６，１０：９４—９７． 【７１刘伟，别牧，张建旭，等．设置公交专用道的流量条件研究［Ｊ］．重庆交通学院学报，２００５，２４（６）：１２９～１３２． 【８］杨柳，关宏志．基于运营指标的超长公交线路拆分方法［Ｊ］．城市交通，２００８，６（６）：９２—９６． 【９】葛宏伟，王炜，陈学武，等．城市公交停靠站规划设置方法综述［ｊ】．现代城市研究，２００４（１１）：５３—５７． 【ｌｏ］胡开桥．公交线网评价指标体系研究 ．公路与汽运，２００９（６）：３６—４１． ［１１】张超，杨晓光，庄斌．基于宏观仿真模拟的公交线网评价模型【Ｊ１．系统工程，２００７，２５（１２）：１－６． 【ｌ２】郑英力，朱茵．城市公交专用道系统的交通设计们．中国人民大学学报：自然科学版，２０１２（２）：３８—４２． 【１３】中华人民共和国．ＧＡＴ ５０７－２００４公交专用车道设置【Ｓ】．北京：中国标准出版社，２００４． 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ｏｆ ｐｕｂｌｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｓ；ｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｓｔａｔｉｏｎ；ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ｂｕｓ ｌａｎｅｓ；ＴＣＱＳＭ ｍｏｄｅｌ 责任编辑：谢金春
