蘇州市最優(yōu)公交線路選擇模型及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王慶+陸衛(wèi)豐+盧盼成+仲濟(jì)磊

摘 要：對蘇州市城市道路交通和市民出行選擇問題的分析，通過對Dijkstra最短路徑算法的改進(jìn)，根據(jù)公眾的不同的出行需求，建立蘇州市最優(yōu)公交線路選擇模型。進(jìn)一步，以蘇州市國際教育園周邊公交線路為數(shù)據(jù)來源，開發(fā)服務(wù)于國際教育園師生的最優(yōu)公交線路查詢系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：公交；Dijkstra算法；最優(yōu)路徑

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.253

1 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，交通擁堵問題日趨嚴(yán)重，影響了市民的生活質(zhì)量和居住環(huán)境。地處經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的旅游城市蘇州，鑒于歷史名城的保護(hù)，城市公共交通以“公交優(yōu)先”為戰(zhàn)略，經(jīng)過多年的建設(shè)取得了長足發(fā)展， 但還面臨著諸如公交網(wǎng)絡(luò)重復(fù)度高、公交線路過長、換乘不便等問題。本文立足于蘇州市城市道路的現(xiàn)狀，通過對Dijkstra最短路徑算法的改進(jìn)，根據(jù)市民的不同的出行需求，建立蘇州市最優(yōu)公交線路選擇模型。進(jìn)一步，以蘇州市國際教育園周邊公交線路為數(shù)據(jù)來源，開發(fā)服務(wù)于國際教育園師生的最優(yōu)公交線路查詢系統(tǒng)。

2 最優(yōu)公交線路選擇模型

我們將公交站點(diǎn)看作網(wǎng)絡(luò)上的頂點(diǎn)，相鄰站點(diǎn)間的路段看作邊，考慮蘇州市城市道路的現(xiàn)狀，對Dijkstra 算法計(jì)算最短路徑時每個公交站點(diǎn)都可以轉(zhuǎn)車進(jìn)行修正，即市民出行轉(zhuǎn)車不超過2次。算法如下：

第1步，所有公交站點(diǎn)記為V={1，2，…，n}，起點(diǎn)到任一站點(diǎn)i的最短路徑距離為L[i]=Min[D[i，1]]，在V-S中搜尋使L[t]最小的站點(diǎn)t，直至V-S為空。若L[i]>L[t]+D[i，t]，則Y[i]=t，L[i]=L[t]+D[i，t]。

第2步，求過起點(diǎn)或其周邊的路線s（i），（i=1，2，…，m），過終點(diǎn)或其周邊的路線t（j），（j=1，2，…，n）。若s（i）=t（j），則有直達(dá)路線；若路線s（i）上的站點(diǎn)E（i，x），（x=1，2，…，p）=路線t（j）上的站點(diǎn)F（j，y），（y=1，2，…，q），則有換乘一次路線；若E（i，x）的路線r（z），（z=1，2，…，k）上的站點(diǎn)G（z，r），（r=1，2，…，h）=路線t（j）上的站點(diǎn)F（j，y），（y=1，2，…，q），則有換乘兩次路線。

第2步， 若沒有，表明換乘兩次不可行，結(jié)束搜尋。

市民的出行會綜合考慮距離、時間、費(fèi)用等因素來選擇滿意度最大的公交線路。為此，市民可根據(jù)各自的需求來確定各因素的權(quán)重，將各條公交線路對應(yīng)的直達(dá)距離矩陣、直達(dá)時間矩陣、直達(dá)費(fèi)用矩陣標(biāo)準(zhǔn)化處理后加權(quán)平均，得到綜合滿意度矩陣，利用修正的Dijkstra算法建立最優(yōu)公交線路選擇模型。

3 最優(yōu)公交線路選擇模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在最優(yōu)公交線路選擇模型的基礎(chǔ)上，以蘇州市國際教育園周邊公交線路為數(shù)據(jù)來源，對最優(yōu)公交線路選擇系統(tǒng)用程序化的軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)采用在C/S模式下的三層體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)用了當(dāng)前最流行的Eclispe開發(fā)環(huán)境，后臺采用了以目前最穩(wěn)定的SQL Server2008數(shù)據(jù)庫為開發(fā)平臺。查詢系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)：錄入蘇州市國際教育園周邊公交線路信息，包括每條線路的線路名稱及經(jīng)過的所有站點(diǎn)；利用算法算出最符合用戶需求的公交線路，在所輸入的條件沒有直達(dá)車的情況下，系統(tǒng)會自動給予轉(zhuǎn)乘方案；直觀、簡單、快捷的輸出每條滿足條件的信息。

根據(jù)整個系統(tǒng)平臺的功能劃分，設(shè)計(jì)上面按照兩個主要模塊來設(shè)計(jì)的：

（1）模塊一，錄入系統(tǒng)模塊：由公交站點(diǎn)管理與公交線路管理兩部分組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除功能（圖1）。

（2）模塊二，查詢系統(tǒng)模塊：可實(shí)現(xiàn)按起點(diǎn)-中轉(zhuǎn)站-終點(diǎn)查詢查詢和按線路查詢兩種查詢方式（圖2）。

4 結(jié)語

本文對蘇州市城市道路交通和市民出行選擇問題的進(jìn)行分析，通過對Dijkstra最短路徑算法的改進(jìn)，根據(jù)公眾的不同的出行需求，確定距離、時間、費(fèi)用等因素的權(quán)重，建立市民滿意度最大的公交線路選擇模型。進(jìn)一步，以蘇州市國際教育園周邊公交線路為數(shù)據(jù)來源，開發(fā)服務(wù)于國際教育園師生的最優(yōu)公交線路查詢系統(tǒng)，驗(yàn)證了模型和算法，說明了模型和算法的合理性和實(shí)用性。

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基金項(xiàng)目：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目——“蘇州市最優(yōu)公交線路選擇問題的研究”成果。

作者簡介：王慶（1979-），男，江蘇揚(yáng)州人，副教授，研究方向：應(yīng)用數(shù)學(xué)。endprint