軌道交通流仿真實驗在《城市軌道交通規(guī)劃與設(shè)計》教學(xué)中的應(yīng)用

張璽

【摘要】城市軌道交通規(guī)劃與設(shè)計是交通運輸類專業(yè)的重要專業(yè)特色課程之一。由于該課程與城市軌道行業(yè)建設(shè)實踐緊密結(jié)合，為了增強學(xué)生理論知識和感性認知的融合，很有必要在課程教學(xué)中引入直觀的仿真實驗。通過實踐案例仿真再現(xiàn)，能夠提高學(xué)生對概念原理等理論知識的理解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維，獲得較好的課程教學(xué)質(zhì)量和效果。

【關(guān)鍵詞】軌道交通 仿真實驗 輔助教學(xué) 創(chuàng)新能力

【中圖分類號】U23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0243-02

隨著我國城市化進程加快，綜合交通體系建立，許多城市相繼修建了城市軌道交通作為城市公共交通的骨干，極大促進了城市軌道交通事業(yè)的發(fā)展，因此，城市軌道交通行業(yè)就需要大批城市軌道交通人才的輸入[1]。

目前，許多高等院校交通運輸類專業(yè)都面向本科生開設(shè)了城市軌道交通方向?！冻鞘熊壍澜煌ㄒ?guī)劃與設(shè)計》課程是城市軌道交通方向的重要專業(yè)特色課程。課程能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握城市軌道交通的專門知識，具備初步從事軌道交通規(guī)劃設(shè)計和分析評價工作的能力和素質(zhì)。課程內(nèi)容包括軌道交通的基本概念、主要特征、在綜合交通體系中的地位、發(fā)展概括、系統(tǒng)組成、線網(wǎng)規(guī)劃、客流預(yù)測、線網(wǎng)方案綜合評價、線路設(shè)計、車站規(guī)劃設(shè)計理論原理等。

由于該課程的專業(yè)性強、部分內(nèi)容難度較大，涉及概念、原理龐雜繁多，僅僅依靠電子教案通過圖形、圖表、動畫視頻演示和課堂講解是不夠的，學(xué)生仍然難以形成比較直觀的印象，缺乏將各個知識點和原理融會貫通的契機。為此，考慮將軌道交

通流仿真實驗引入《城市軌道交通規(guī)劃與設(shè)計》課程教學(xué)中，結(jié)合實際案例增強學(xué)生的感性認知，幫助學(xué)生理解原理，轉(zhuǎn)變學(xué)生被動接收專業(yè)知識的局面，使學(xué)生積極主動參與學(xué)習(xí)，提高學(xué)生思維能力和觀察能力，從而達到提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效率的目的。

一、軌道交通流仿真實驗構(gòu)建

軌道交通流仿真實驗主要構(gòu)建在VISUM軟件基礎(chǔ)上。VISUM軟件是宏觀交通規(guī)劃軟件，能夠把各種交通方式的供應(yīng)情況通過網(wǎng)絡(luò)模型表達出來，反映交通設(shè)施的時間、空間結(jié)構(gòu)特性[2]，能夠較好的模擬軌道交通流運動狀態(tài)，再現(xiàn)軌道交通運行特征，使學(xué)生獲得更真實的感性認知體驗。

仿真實驗的主要內(nèi)容包含三個模塊，一是城市軌道交通流的需求模型，二是軌道交通流線網(wǎng)模型，三是軌道交通流需求影響模型。在VISUM軟件中建立這三個模型后，輸入不同參數(shù)，能獲得不同的仿真結(jié)果，通過對仿真結(jié)果分析比較，使學(xué)生在課程教學(xué)中能夠發(fā)揮主觀能動性，積極思考，考慮不同參數(shù)對應(yīng)結(jié)果的異同，從而理解軌道交通規(guī)劃設(shè)計原理中各個概念的相互聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造思維。

二、軌道交通流仿真實驗拓展

在軌道交通流仿真實驗中考慮設(shè)置5項學(xué)生能夠參與的拓展實驗內(nèi)容，使學(xué)生能夠積極的參與實驗設(shè)計、實驗過程管理、實驗結(jié)果分析等各個仿真實驗環(huán)節(jié)。在學(xué)生參與過程中，教師應(yīng)該發(fā)揮輔導(dǎo)講解作用，在規(guī)劃實驗方案、實施目標、預(yù)期效果、模型建立、論證分析、數(shù)據(jù)分析、檢驗、因素研究等方面引導(dǎo)學(xué)生鉆研思考和獨立探索，這能充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。

5項拓展內(nèi)容涵蓋需求模型建立、線網(wǎng)模型建立、影響模型建立、軌道交通流分配運算分析和換乘條件下軌道交通流分配運算分析。

1.建立需求模型

需要對所研究的交通小區(qū)的現(xiàn)狀和規(guī)劃時期內(nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行調(diào)查分析，建立軌道需求模型。

2.建立線網(wǎng)模型

需要對所研究的交通小區(qū)范圍內(nèi)軌道線網(wǎng)和道路網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)查分析，理清不同方式交通網(wǎng)絡(luò)的相互聯(lián)系和差異，建立軌道線網(wǎng)模型。

3.建立影響模型

需求對不同方式交通網(wǎng)絡(luò)的交通需求分擔(dān)率進行研究分析，將軌道交通需求從總交通需求中剝離出來，然后分配到軌道線網(wǎng)上。根據(jù)交通規(guī)劃的內(nèi)容，可以使用重力模型[3]對軌道交通需求在線網(wǎng)中進行分配，建立軌道交通需求的影響模型。

4.軌道交通流分配運算分析

使用最短路徑模型對軌道交通流進行分配運輸，考慮用戶效用最大化原則下，將超過軌道線網(wǎng)容量的過剩客流分配到次短路徑上。

5.換乘條件下軌道交通流分配運算分析

考慮不同換乘條件下，換乘客流對軌道交通流分配的影響。

三、結(jié)束語

在《城市軌道交通規(guī)劃與設(shè)計》課程教學(xué)中引入軌道交通流仿真實驗可以通過將概念、理論知識與仿真軟件相結(jié)合的形式，向?qū)W生直觀展現(xiàn)軌道交通系統(tǒng)的運行和運營狀態(tài)，能幫助學(xué)生獲得直觀的感官認知，掌握城市軌道交通基礎(chǔ)理論知識，提高學(xué)生的課堂參與度和積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力和分析能力，從而達到優(yōu)化《城市軌道交通規(guī)劃與設(shè)計》課程教學(xué)過程，提高教學(xué)效果的目的。

參考文獻：

[1]岳璐.城市軌道交通人才培養(yǎng)存在的問題及對策研究[J]. 企業(yè)導(dǎo)報，2012（5）：188-189.

[2]童毅，劉琪，楊錦冬.基于VISUM宏觀仿真的交通影響分析方法及實例[J].中國市政工程，2007（4）：15-17.

[3]弓佩箭.重力模型的研究和發(fā)展趨勢[J].魅力中國， 2014（13）：129-129.