蘇州市最優(yōu)公交線(xiàn)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(duì)蘇州市城市道路交通和市民出行選擇問(wèn)題的分析，通過(guò)對(duì)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(xiàn)路選擇模型。進(jìn)一步，以蘇州市國(guó)際教育園周邊公交線(xiàn)路為數(shù)據(jù)來(lái)源，開(kāi)發(fā)服務(wù)于國(guó)際教育園師生的最優(yōu)公交線(xiàn)路查詢(xún)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(guó)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(wèn)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(guò)多年的建設(shè)取得了長(zhǎng)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(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)、換乘不便等問(wèn)題。本文立足于蘇州市城市道路的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)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(xiàn)路選擇模型。進(jìn)一步，以蘇州市國(guó)際教育園周邊公交線(xiàn)路為數(shù)據(jù)來(lái)源，開(kāi)發(fā)服務(wù)于國(guó)際教育園師生的最優(yōu)公交線(xiàn)路查詢(xún)系統(tǒng)。

2 最優(yōu)公交線(xiàn)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(duì)Dijkstra 算法計(jì)算最短路徑時(shí)每個(gè)公交站點(diǎn)都可以轉(zhuǎn)車(chē)進(jìn)行修正，即市民出行轉(zhuǎn)車(chē)不超過(guò)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(zhǎng)[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(guò)起點(diǎn)或其周邊的路線(xiàn)s（i），（i=1，2，…，m），過(guò)終點(diǎn)或其周邊的路線(xiàn)t（j），（j=1，2，…，n）。若s（i）=t（j），則有直達(dá)路線(xiàn)；若路線(xiàn)s（i）上的站點(diǎn)E（i，x），（x=1，2，…，p）=路線(xiàn)t（j）上的站點(diǎn)F（j，y），（y=1，2，…，q），則有換乘一次路線(xiàn)；若E（i，x）的路線(xiàn)r（z），（z=1，2，…，k）上的站點(diǎn)G（z，r），（r=1，2，…，h）=路線(xiàn)t（j）上的站點(diǎn)F（j，y），（y=1，2，…，q），則有換乘兩次路線(xiàn)。

第2步， 若沒(méi)有，表明換乘兩次不可行，結(jié)束搜尋。

市民的出行會(huì)綜合考慮距離、時(shí)間、費(fèi)用等因素來(lái)選擇滿(mǎn)意度最大的公交線(xiàn)路。為此，市民可根據(jù)各自的需求來(lái)確定各因素的權(quán)重，將各條公交線(xiàn)路對(duì)應(yīng)的直達(dá)距離矩陣、直達(dá)時(shí)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(mǎn)意度矩陣，利用修正的Dijkstra算法建立最優(yōu)公交線(xiàn)路選擇模型。

3 最優(yōu)公交線(xiàn)路選擇模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在最優(yōu)公交線(xiàn)路選擇模型的基礎(chǔ)上，以蘇州市國(guó)際教育園周邊公交線(xiàn)路為數(shù)據(jù)來(lái)源，對(duì)最優(yōu)公交線(xiàn)路選擇系統(tǒng)用程序化的軟件系統(tǒng)來(lái)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(kāi)發(fā)環(huán)境，后臺(tái)采用了以目前最穩(wěn)定的SQL Server2008數(shù)據(jù)庫(kù)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。查詢(xún)系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)：錄入蘇州市國(guó)際教育園周邊公交線(xiàn)路信息，包括每條線(xiàn)路的線(xiàn)路名稱(chēng)及經(jīng)過(guò)的所有站點(diǎn)；利用算法算出最符合用戶(hù)需求的公交線(xiàn)路，在所輸入的條件沒(méi)有直達(dá)車(chē)的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給予轉(zhuǎn)乘方案；直觀(guān)、簡(jiǎn)單、快捷的輸出每條滿(mǎn)足條件的信息。

根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的功能劃分，設(shè)計(jì)上面按照兩個(gè)主要模塊來(lái)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(xiàn)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(xún)系統(tǒng)模塊：可實(shí)現(xiàn)按起點(diǎn)-中轉(zhuǎn)站-終點(diǎn)查詢(xún)查詢(xún)和按線(xiàn)路查詢(xún)兩種查詢(xún)方式（圖2）。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)蘇州市城市道路交通和市民出行選擇問(wèn)題的進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)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(shí)間、費(fèi)用等因素的權(quán)重，建立市民滿(mǎn)意度最大的公交線(xiàn)路選擇模型。進(jìn)一步，以蘇州市國(guó)際教育園周邊公交線(xiàn)路為數(shù)據(jù)來(lái)源，開(kāi)發(fā)服務(wù)于國(guó)際教育園師生的最優(yōu)公交線(xiàn)路查詢(xún)系統(tǒng)，驗(yàn)證了模型和算法，說(shuō)明了模型和算法的合理性和實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴泉華，黃劍.蘇州公交發(fā)展中的矛盾及解決方案[J].江蘇交通， 2002（05）：11-13.

[2]王建林.基于換乘次數(shù)最少的城市公交網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)路徑算法[J].經(jīng)濟(jì)地理，2005，25（05）：673-676.

[3]許軍林，蔣年德.一種改進(jìn)的公交換乘算法的實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2007，14（02）：517-518.

[4]劉新.《Java開(kāi)發(fā)技術(shù)大全》[M].清華大學(xué)出版社，2009（01）.

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(xiàn)路選擇問(wèn)題的研究”成果。

作者簡(jiǎn)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