TransCAD軟件在城市軌道交通專業課程設計中的應用

李廣軍 王宇 丁佳慧

摘? ? 要：在城市軌道交通專業課程體系中，專業課程設計是一個非常重要的環節，其合理設置對于人才培養具有非常重要的意義。為此，根據專業特點和實踐教學環節，制定了基于TransCAD軟件的專業課程設計方案。該方案通過學生合理分工，利用TransCAD軟件來實現對地鐵線路的客流預測，然后給出具體的課程設計案例。TransCAD軟件在專業課程設計中的應用，有效提高了學生的實踐動手能力和團隊協作能力。

關鍵詞：TransCAD軟件;城市軌道交通;專業課程設計;客流預測

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-7394（2019）06-0112-05

隨著中國城市軌道交通的快速發展，需要大量的城市軌道交通運營和管理人才，很多高校都開辦了城市軌道交通專業，并制定了完善的課程體系。首先，在理論課程體系上，大一和大二要先修“運籌學”“交通運輸工程學”“城市軌道交通規劃與設計”“城市軌道交通客流預測”等理論性較強的專業基礎課，而大三要修“城市軌道交通運營管理”“城市軌道交通客運組織”“城市軌道交通行車組織”等應用性較強的專業核心課。在教學內容從專業基礎課向核心課轉變過程中，為了保持課程體系的連續性，一般都在大三階段開設專業課程設計[1]，以提高學生理論和實際相結合的能力。其次，從實驗課程體系上看，在大一、二學年一般進行的是驗證性和設計性實驗，而從大三開始將進入綜合性設計實驗[2-4]。同時，對于綜合性設計實驗來說，若完全采用實物方式，代價一般較高。而交通仿真具有低成本、可重復、可控制等優點，故多采用軟件仿真方式來完成復雜的綜合性實驗[5]。因此，針對城市軌道交通專業，可采用軟件仿真的方式來完成專業課程設計。

TransCAD軟件是專為交通規劃和運輸管理行業設計的地理信息系統軟件，旨在幫助交通運輸專業人員和組織機構存儲、顯示、管理及分析交通運輸信息和數據，被廣泛地應用到交通網絡分析、交通規劃與運輸需求預測模型、交通路徑選擇和物流建模等領域 [6-14]。此外，TransCAD 軟件也在高校交通運輸專業課程設計中得到了應用[15-16]，并取得了較好的教學效果。因此，筆者所在學校的城市軌道交通專業，也在大三階段開設了基于Trans CAD的專業課程設計。

1? ? 專業課程設計方案

城市軌道交通專業人才培養目標是面向城市軌道交通的運營需求，培養應用型工程技術人才。要求人才具有較強的組織協調、實際操作以及分析和解決工程問題的能力。根據人才培養目標，課程設計要求如下：3人一組，選擇某條地鐵線路，熟練地利用TransCAD軟件實現該條地鐵線路的客流量預測，并撰寫相應的課程設計報告。在各種客流預測方法中，四階段法使用最為廣泛。該方法包括交通發生、交通發布、交通方式劃分以及交通分布四個階段。以該方法為例，基于TransCAD的交通運輸專業課程設計方案如圖1所示。首先，要求學生收集某地鐵線路信息，在軟件中打開方法，進行界面初始設定;其次，新建地理文件，劃分交通小區，建立線地理文件，輸入路網數據;再次，創建小區質心，連接到路網創建網絡;然后，OD矩陣反推，實現地鐵線路客流預測;最后，繪制流量圖，撰寫課程設計資料。制定專業課程設計方案和要求后，讓每組同學來選（也可以自選）某地鐵線路進行客流量預測。

2? ? 專業課程設計實施案例

以常州軌道一號線為例，使用TransCAD 軟件來計算該條線路的客流量，具體過程如下。

（1）啟動TransCAD 軟件，進行初始化設計。首先打開Edit 菜單，選擇Preferences 選項，將System 中的單位改為國際通用單位Meters（米），同時搜索路徑Search Path 加上分號，以便搜索使用。

（2）建立地理文件，劃分交通小區。建立常州軌道交通一號線的平面地理文件，需要一號線規劃圖或衛星截圖，先要利用Photoshop 等軟件將圖片進行轉換，再將tif 格式圖片導入，在該圖片上建立地理文件。然后，進行交通小區劃分，點擊圖層，可將一號線線路圖片隱藏，把交通小區劃分顯示出來。點擊Info 按鈕，可以查看交通小區的基本屬性，也可以對屬性進行修改，接下來點擊T（Freehand Text）按鈕，對交通小區進行編號，以方便查看、操作，各小區劃分如圖2所示。

（3）建立線地理文件，輸入路網數據。接下來需要對常州地鐵一號線線網進行描述，選擇一號線規劃圖為圖層，新建一個地理文件，將新建的地理文件直接放在圖片當中，作為一個新的圖層插入，比平面地理文件多了一步。然后進行Endpoint Layer Settings 端點層設置，將道路網每條道路的兩個端點作為一個新的點層插入到這一個文件當中，勾選Create a Table for endpoint data，為此端點層建立一個數據表，并添加道路名稱和屬性設置。

（4）創建交通小區質心，將其連接到路網創建網絡。雖然已經劃分了交通小區和路網，但交通小區和路網之間還沒有建立起聯系。通過小區質心和質心連接線將這兩部分建立起聯系，建立交通小區的質心文件，打開交通小區的地理文件，以質心文件的形式輸出，如圖3所示。

（5）OD 矩陣反推，產生量、吸引量預測。在實際的交通規劃當中，OD 分布量調查是一件非常耗時耗力的工作。借助TransCAD 軟件，可利用實測的道路網客流量進行反推，根據反推出的OD 基礎矩陣，就可得到現狀的產生量和吸引量。通過回歸分析法對未來的產生量、吸引量進行預測。根據估計回歸模型的參數，利用模型對未來的產生和吸引量進行預測。根據預測結果進行分析，常州地鐵1號線各小區數據預測量如圖4所示。

（6）出行分布量預測。進行這一階段需要有小區的出行阻抗矩陣，點層設為可見，同時設為當前層。隨后進行篩選，利用條件篩選（index< >null），可以將質心點選擇出來，從而建立阻抗矩陣。隨后，用增長系數法預測未來年份的OD 矩陣，用重力模型得到未來年份的OD 分布。

（7）交通分配，制作流量專題地圖。將未來年份OD 量分配到路網上，先要對OD 矩陣索引轉換，再將小區的ID 號轉換為質心的ID 號。然后點擊Planning-Traffic Assignment，加載網絡文件，利用TransCAD 的快速作圖能力做出交通壓力分布圖如圖5所示。從圖5可以得知，軌道交通站翠竹站、火車站、博愛路站及文化宮站之間交通流量顏色較深，表明這四個站之間客流量較多，交通壓力較大。

3? ?結語

針對城市軌道交通專業，進行了專業課程的設計，并給出具體的設計案例。根據城市軌道交通專業本科生提交的課程設計報告和軟件運行結果來看，學生可以熟練地使用TransCAD軟件對某地鐵線路進行客流預測，并給出細致的預測結果和流量圖。從本科生反饋意見上看，課程設計不僅能夠提高其專業認知和實踐動手能力，更重要的是提高了學生團隊協作、分析和解決實際問題的能力。

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責任編輯? ? 祁秀春