軌道交通流仿真實驗在《城市軌道交通規劃與設計》教學中的應用

張璽

【摘要】城市軌道交通規劃與設計是交通運輸類專業的重要專業特色課程之一。由于該課程與城市軌道行業建設實踐緊密結合，為了增強學生理論知識和感性認知的融合，很有必要在課程教學中引入直觀的仿真實驗。通過實踐案例仿真再現，能夠提高學生對概念原理等理論知識的理解，激發學生的創造思維，獲得較好的課程教學質量和效果。

【關鍵詞】軌道交通 仿真實驗 輔助教學 創新能力

【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的發展，因此，城市軌道交通行業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都面向本科生開設了城市軌道交通方向。《城市軌道交通規劃與設計》課程是城市軌道交通方向的重要專業特色課程。課程能夠培養學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劃設計和分析評價工作的能力和素質。課程內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、發展概括、系統組成、線網規劃、客流預測、線網方案綜合評價、線路設計、車站規劃設計理論原理等。

由于該課程的專業性強、部分內容難度較大，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《城市軌道交通規劃與設計》課程教學中，結合實際案例增強學生的感性認知，幫助學生理解原理，轉變學生被動接收專業知識的局面，使學生積極主動參與學習，提高學生思維能力和觀察能力，從而達到提高教學質量和學生學習效率的目的。

一、軌道交通流仿真實驗構建

軌道交通流仿真實驗主要構建在VISUM軟件基礎上。VISUM軟件是宏觀交通規劃軟件，能夠把各種交通方式的供應情況通過網絡模型表達出來，反映交通設施的時間、空間結構特性[2]，能夠較好的模擬軌道交通流運動狀態，再現軌道交通運行特征，使學生獲得更真實的感性認知體驗。

仿真實驗的主要內容包含三個模塊，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，能獲得不同的仿真結果，通過對仿真結果分析比較，使學生在課程教學中能夠發揮主觀能動性，積極思考，考慮不同參數對應結果的異同，從而理解軌道交通規劃設計原理中各個概念的相互聯系，激發學生的創新意識和創造思維。

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置5項學生能夠參與的拓展實驗內容，使學生能夠積極的參與實驗設計、實驗過程管理、實驗結果分析等各個仿真實驗環節。在學生參與過程中，教師應該發揮輔導講解作用，在規劃實驗方案、實施目標、預期效果、模型建立、論證分析、數據分析、檢驗、因素研究等方面引導學生鉆研思考和獨立探索，這能充分培養學生的創新思維和創造能力。

5項拓展內容涵蓋需求模型建立、線網模型建立、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的現狀和規劃時期內的基礎數據進行調查分析，建立軌道需求模型。

2.建立線網模型

需要對所研究的交通小區范圍內軌道線網和道路網絡進行調查分析，理清不同方式交通網絡的相互聯系和差異，建立軌道線網模型。

3.建立影響模型

需求對不同方式交通網絡的交通需求分擔率進行研究分析，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上。根據交通規劃的內容，可以使用重力模型[3]對軌道交通需求在線網中進行分配，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、結束語

在《城市軌道交通規劃與設計》課程教學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合的形式，向學生直觀展現軌道交通系統的運行和運營狀態，能幫助學生獲得直觀的感官認知，掌握城市軌道交通基礎理論知識，提高學生的課堂參與度和積極性，充分發揮學生的實踐創新能力和分析能力，從而達到優化《城市軌道交通規劃與設計》課程教學過程，提高教學效果的目的。

參考文獻：

[1]岳璐.城市軌道交通人才培養存在的問題及對策研究[J]. 企業導報，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展趨勢[J].魅力中國， 2014（13）：129-129.