基于TransCAD的常規公交規劃實驗教學設計

馮煥煥，　鄧建華

(蘇州科技大學 土木工程學院， 江蘇 蘇州 215011)

0　引　言

“城市客運交通”是交通工程專業的一門主干專業課程。在愈加倚重于大數據、云計算、智能終端等技術進行公共交通系統規劃與管理的今天，由于缺乏信息化實驗平臺，許多貼近工程實踐的常規公交規劃與運營管理類問題在常規實驗教學中難以表達和分析，容易導致學生理論脫離實際。所以，更新該課程的實驗內容和方法是必要的。

本文結合多年相關實驗教學及對工程實踐的探索和研究，將先進的規劃軟件作為實驗教學工具，構建出完全基于TransCAD系統的常規公交規劃實驗教學的思路與方法，使學生能夠觀察公交運行和客流規律、研究公交現狀水平、探索公交線路(線網)優化的過程，同時推動城市客運交通課程中城市常規公交方向實驗教學內容的改革與建設。

1　常規公交規劃教學實驗知識結構體系

1.1　常規公交規劃教學實驗知識結構及目標分解

許多專家都強調指出，交通工程專業的工科性質決定了實驗教學環節的重要性[1-4]，交通工程專業教學指導分委員會近年來多次參照中國工程教育認證標準[5]，對城市公共交通實驗教學基本框架給予充分研討。

工程教育認證通用標準中明確，培養人才應體現產出導向(OBE)原則，在提出的12個達成度評價點中包含：“畢業學生能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效結論的能力[5-6]”。

根據上述理念和課程培養目標要求，提出了基于TransCAD的常規公交規劃實驗教學目標體系，如圖1所示。

圖1常規公交規劃教學實驗知識結構與目標分解

1.2　常規公交規劃實驗教學目標與知識結構關系

建構主義最近發展理論認為，應強調知識傳遞的有效性，使學生易于建構知識單元[7-9]。因此，我們在設置實驗內容時，把能力目標培養分成四個部分，形成相互聯系的統一整體，也體現了知識支撐結構的關聯性。

(1) 基礎理論應用能力。學生應掌握與常規公交相關的基本概念、理論模型的含義等基礎知識，這是認識常規公交的基礎，實驗強調對基礎知識的驗證和直觀表達。

(2) 公交信息采集及分析能力。幫助學生建構公交數據采集的內容、方法與手段等知識，實驗要求結合具體的公交線網或線路設計出合理的實驗方案。

(3) 公交現狀評價能力。培養學生在復雜交通環境下的數據分析處理能力，實驗內容涉及公交線網或線路存在問題的分析與評價，實驗不再是簡單的參數分析，更具綜合性。

(4) 公交優化及方案分析能力。培養學生綜合運用公共交通理論和技術手段解決工程實踐問題的能力，并能提出解決問題的優化方案[10]。該層次實驗內容設計要求有一定的創新和探索空間[11-12]。

以上四部分構成了完整實驗目標體系，體現了知識結構相互聯系，知識單元相互支撐。

2　常規公交規劃實驗教學內容與方法

2.1　實驗教學內容

TransCAD是一套將GIS和交通需求預測模型有機結合的交通規劃軟件，具有強大的公交數據分析能力[13-14]。本研究構建出基于TransCAD的常規公交規劃課程實驗教學體系，建立了一套能讓學生直接從調查數據分析與處理到優化、評價等全過程動手參與的實驗平臺。實驗內容涵蓋常規公交分析的三大主體內容，即網絡技術性能分析、經濟效益水平分析、運營服務水平分析。

2.2　實驗教學方法

基于TransCAD 的常規公交規劃課程實驗，在教學方法上要適應軟件平臺流程化、操作規范化、智能化及特別適合自學的特點。在教學設計上，實驗教師應根據內容難易程度采取統一指導、難點引導的原則，在整個過程中體現以學生為主體，倡導自主獨立完成實驗的教學方法[15-16]。

實驗教師實驗前首先結合實驗指導書，采用典型案例統一講解的講授方式，并適當拋出工程實踐中典型的應用問題，引導學生思考并根據相關問題自主設計實驗內容，如：創建公交網絡，評價公交現狀，改善設計優化方案，如公交線路的調整、公交站臺合并(或位置的改變)、發車間隔的改變等，并通過對軟件參數的設置與調整來實現，直觀展示不同管理和控制方案的影響效果。鼓勵同學間協同設計，多措并舉，使實驗內容更加豐富。

3　基于TransCAD的常規公交規劃實驗設計

單條常規公交線路是構成城市常規公交線網系統的基礎，為了便于描述，以下僅對單條常規公交線路規劃、評價及優化的實驗設計進行詳細闡述。

3.1　實驗安排與準備

本實驗一般緊接理論課程教學結束之后安排，學時數為20學時，其中4學時為前期公交調查，16學時進行本平臺實驗。實驗前，學生應先熟悉實驗任務書和指導書、教師自制的TransCAD軟件中常規公交規劃部分視頻教學資料、已獲取的公交調查數據(如公交線路走向、站點名、運行速度、發車間隔、票價、車載容量、站點上下車人數、站點上下車時間、非公交旅行時間等)。此外，還需要準備好相關路網規劃中的道路類型、設計車速和通行能力等。以蘇州市307路公交線路為例，基本信息如表1，部分站點的高峰時段所需屬性數據表如表2。

表1　307路公交線路的基本信息

3.2　實驗流程

表2　公交307路部分站點高峰時段屬性數據列表

圖2實驗流程圖

對既有常規公交線路評價、優化是公交規劃的兩類典型問題，也是目前城市公交管理部門最關心的問題。實驗數據要求易獲取，實驗過程要求易操作，便于學生理解，實驗流程設計如圖2所示。其中對現狀公交線路評價時可以取公交線路的長度、公交線路的非直線系數、公交車站服務面積覆蓋率等評價指標。通過對公交線路OD矩陣的反推可以獲取公交線路的斷面流量用于公交線路的優化設計。軟件運行效果如圖3～4所示。

圖3　公交車站服務面積覆蓋范圍圖　　　　圖4　公交線路斷面流量圖

3.3　實驗成果表達

從實驗流程可以看出，學生需要完成從前期信息采集與分析、公交線路設計、模型運算分析到線路評價的完整過程，指導教師應引導學生思考實驗過程中出現的問題，最終由學生提出公交線路優化設計方案，對實驗成果質量的考量，指導教師可以從兩個方面來衡量：① 實驗對象公交線路長度、非直線系數、公交車站服務面積覆蓋率是否滿足規范要求，如不滿足應如何優化？② 實驗對象公交線路優化前后，路段不均勻系數、時間不均勻系數、方向不均勻系數等是否均衡合理。如果不合理應如何調整行車計劃？

4　結　語

基于TransCAD的常規公交規劃課程實驗設計，在明確實驗教學目標與分析課程知識結構之間關系的基礎上，設計出的實驗教學內容、方法與教學手段結合緊密，使學生深入了解公交規劃的方法及公交優化過程，在促進課程實驗教學建設和改革的同時也能有效推進學生對工程實踐中先進規劃手段的了解，提高了學生的實踐能力，拓展其專業視野，激發其創新靈感。符合當今智能時代背景下社會對公交規劃管理人才的培養要求。

參考文獻(References)：

[1]陸建.交通工程專業實踐教學體系研究[J].中國科教創新導刊,2008(32):160-161.

[2]鄧建華.交通工程專業實驗教學體系研究[J].實驗室研究與探索,2011,30 (1) :123-125.

[3]李棟.提高工科專業學生的實驗技能研究[J].實驗室研究與探索,2009(4):79-83.

[4]孫海浩,吳嬌蓉,毋妙麗.交通工程學科實驗教學體系研究[J].實驗室研究與探索,2012,31(2):151-153.

[5]中國工程教育專業認證協會.通用標準[EB/OL].北京.2015.http://www.ceeaa.org.cn.

[6]丁笑炯.基于用人單位的高校畢業生就業能力調查[J].高等教育研究,2013,34(1):42-50.

[7]溫彭年,賈國英.建構主義理論與教學改革-建構主義學習理論綜述[J].教育理論與實踐,2002, 22(5) :17～22.

[8]馬其華,王巖松,張春燕,等.卓越計劃模式下交通運輸專業工程實踐教學體系改革與實踐[J].實驗室研究與探索,2014, 33(9):166-169.

[9]馬飆.新時期高校實驗教學工作的改革思考[J].實驗室研究與探索,2009,28(7):128-131.

[10]韓同樣,邢書明,張若達.研究型工程訓練的探索與實踐[J].實驗技術與管理, 2011,28(3):253-255.

[11]楊曉燕,錢偉興,陳寧.培養創新性人才的實驗教學體系與模式探究[J].實驗室研究與探索,2009,28(11):156-158.

[12]秦煥美,韓艷,曹靜.交通工程本科生實踐能力需求調查[J].高等建筑教育,2015,24 (4) :135-138.

[13]Caliper Corporation.Travel Demand Modeling with TransCAD 5.0 User Manual[M].Caliper Corporation. Newton. 2012.

[14]秦煥美,曹靜,高建強.基于綜合專業項目的交通軟件實驗教學探討[J].實驗室研究與探索,2016，35(3):152-156.

[15]胡明偉,崔海鵬.交通工程專業實驗教學體系的設計[J].實驗技術與管理,2011,28(7):28-32.

[16]楊萃娜,王國軍.交通工程專業應用轉型背景下實踐教學模式探究[J].高教學刊,2015(14): 157-158.