蘇州市最優公交線路選擇模型及其系統設計

王慶+陸衛豐+盧盼成+仲濟磊

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，根據公眾的不同的出行需求，建立蘇州市最優公交線路選擇模型。進一步，以蘇州市國際教育園周邊公交線路為數據來源，開發服務于國際教育園師生的最優公交線路查詢系統。

關鍵詞：公交；Dijkstra算法；最優路徑

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

1 引言

隨著國家經濟的迅速發展，城市的規模不斷擴大，交通擁堵問題日趨嚴重，影響了市民的生活質量和居住環境。地處經濟發達地區的旅游城市蘇州，鑒于歷史名城的保護，城市公共交通以“公交優先”為戰略，經過多年的建設取得了長足發展， 但還面臨著諸如公交網絡重復度高、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狀，通過對Dijkstra最短路徑算法的改進，根據市民的不同的出行需求，建立蘇州市最優公交線路選擇模型。進一步，以蘇州市國際教育園周邊公交線路為數據來源，開發服務于國際教育園師生的最優公交線路查詢系統。

2 最優公交線路選擇模型

我們將公交站點看作網絡上的頂點，相鄰站點間的路段看作邊，考慮蘇州市城市道路的現狀，對Dijkstra 算法計算最短路徑時每個公交站點都可以轉車進行修正，即市民出行轉車不超過2次。算法如下：

第1步，所有公交站點記為V={1，2，…，n}，起點到任一站點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，求過起點或其周邊的路線s（i），（i=1，2，…，m），過終點或其周邊的路線t（j），（j=1，2，…，n）。若s（i）=t（j），則有直達路線；若路線s（i）上的站點E（i，x），（x=1，2，…，p）=路線t（j）上的站點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G（z，r），（r=1，2，…，h）=路線t（j）上的站點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，結束搜尋。

市民的出行會綜合考慮距離、時間、費用等因素來選擇滿意度最大的公交線路。為此，市民可根據各自的需求來確定各因素的權重，將各條公交線路對應的直達距離矩陣、直達時間矩陣、直達費用矩陣標準化處理后加權平均，得到綜合滿意度矩陣，利用修正的Dijkstra算法建立最優公交線路選擇模型。

3 最優公交線路選擇模型系統設計

在最優公交線路選擇模型的基礎上，以蘇州市國際教育園周邊公交線路為數據來源，對最優公交線路選擇系統用程序化的軟件系統來實現，系統采用在C/S模式下的三層體系結構，應用了當前最流行的Eclispe開發環境，后臺采用了以目前最穩定的SQL Server2008數據庫為開發平臺。查詢系統的流程設計：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過的所有站點；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車的情況下，系統會自動給予轉乘方案；直觀、簡單、快捷的輸出每條滿足條件的信息。

根據整個系統平臺的功能劃分，設計上面按照兩個主要模塊來設計的：

（1）模塊一，錄入系統模塊：由公交站點管理與公交線路管理兩部分組成，實現數據的錄入、修改、刪除功能（圖1）。

（2）模塊二，查詢系統模塊：可實現按起點-中轉站-終點查詢查詢和按線路查詢兩種查詢方式（圖2）。

4 結語

本文對蘇州市城市道路交通和市民出行選擇問題的進行分析，通過對Dijkstra最短路徑算法的改進，根據公眾的不同的出行需求，確定距離、時間、費用等因素的權重，建立市民滿意度最大的公交線路選擇模型。進一步，以蘇州市國際教育園周邊公交線路為數據來源，開發服務于國際教育園師生的最優公交線路查詢系統，驗證了模型和算法，說明了模型和算法的合理性和實用性。

參考文獻：

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

[2]王建林.基于換乘次數最少的城市公交網絡最優路徑算法[J].經濟地理，2005，25（05）：673-676.

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

[4]劉新.《Java開發技術大全》[M].清華大學出版社，2009（01）.

基金項目：江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練項目——“蘇州市最優公交線路選擇問題的研究”成果。

作者簡介：王慶（1979-），男，江蘇揚州人，副教授，研究方向：應用數學。endprint