苏州市最优公交线路选择模型及其系统设计

摘 要：对苏州市城市道路交通和市民出行选择问题的分析，通过对Dijkstra最短路径算法的改进，根据公众的不同的出行需求，建立苏州市最优公交线路选择模型。进一步，以苏州市国际教育园周边公交线路为数据来源，开发服务于国际教育园师生的最优公交线路查询系统。

关键词：公交；Dijkstra算法；最优路径

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.253

1 引言

随着国家经济的迅速发展，城市的规模不断扩大，交通拥堵问题日趋严重，影响了市民的生活质量和居住环境。地处经济发达地区的旅游城市苏州，鉴于历史名城的保护，城市公共交通以“公交优先”为战略，经过多年的建设取得了长足发展， 但还面临着诸如公交网络重复度高、公交线路过长、换乘不便等问题。本文立足于苏州市城市道路的现状，通过对Dijkstra最短路径算法的改进，根据市民的不同的出行需求，建立苏州市最优公交线路选择模型。进一步，以苏州市国际教育园周边公交线路为数据来源，开发服务于国际教育园师生的最优公交线路查询系统。

2 最优公交线路选择模型

我们将公交站点看作网络上的顶点，相邻站点间的路段看作边，考虑苏州市城市道路的现状，对Dijkstra 算法计算最短路径时每个公交站点都可以转车进行修正，即市民出行转车不超过2次。算法如下：

第1步，所有公交站点记为V={1，2，…，n}，起点到任一站点i的最短路径距离为L[i]=Min[D[i，1]]，在V-S中搜寻使L[t]最小的站点t，直至V-S为空。若L[i]>L[t]+D[i，t]，则Y[i]=t，L[i]=L[t]+D[i，t]。

第2步，求过起点或其周边的路线s（i），（i=1，2，…，m），过终点或其周边的路线t（j），（j=1，2，…，n）。若s（i）=t（j），则有直达路线；若路线s（i）上的站点E（i，x），（x=1，2，…，p）=路线t（j）上的站点F（j，y），（y=1，2，…，q），则有换乘一次路线；若E（i，x）的路线r（z），（z=1，2，…，k）上的站点G（z，r），（r=1，2，…，h）=路线t（j）上的站点F（j，y），（y=1，2，…，q），则有换乘两次路线。

第2步， 若没有，表明换乘两次不可行，结束搜寻。

市民的出行会综合考虑距离、时间、费用等因素来选择满意度最大的公交线路。为此，市民可根据各自的需求来确定各因素的权重，将各条公交线路对应的直达距离矩阵、直达时间矩阵、直达费用矩阵标准化处理后加权平均，得到综合满意度矩阵，利用修正的Dijkstra算法建立最优公交线路选择模型。

3 最优公交线路选择模型系统设计

在最优公交线路选择模型的基础上，以苏州市国际教育园周边公交线路为数据来源，对最优公交线路选择系统用程序化的软件系统来实现，系统采用在C/S模式下的三层体系结构，应用了当前最流行的Eclispe开发环境，后台采用了以目前最稳定的SQL Server2008数据库为开发平台。查询系统的流程设计：录入苏州市国际教育园周边公交线路信息，包括每条线路的线路名称及经过的所有站点；利用算法算出最符合用户需求的公交线路，在所输入的条件没有直达车的情况下，系统会自动给予转乘方案；直观、简单、快捷的输出每条满足条件的信息。

根据整个系统平台的功能划分，设计上面按照两个主要模块来设计的：

（1）模块一，录入系统模块：由公交站点管理与公交线路管理两部分组成，实现数据的录入、修改、删除功能（图1）。

（2）模块二，查询系统模块：可实现按起点-中转站-终点查询查询和按线路查询两种查询方式（图2）。

4 结语

本文对苏州市城市道路交通和市民出行选择问题的进行分析，通过对Dijkstra最短路径算法的改进，根据公众的不同的出行需求，确定距离、时间、费用等因素的权重，建立市民满意度最大的公交线路选择模型。进一步，以苏州市国际教育园周边公交线路为数据来源，开发服务于国际教育园师生的最优公交线路查询系统，验证了模型和算法，说明了模型和算法的合理性和实用性。

参考文献：

[1]戴泉华，黄剑.苏州公交发展中的矛盾及解决方案[J].江苏交通， 2002（05）：11-13.

[2]王建林.基于换乘次数最少的城市公交网络最优路径算法[J].经济地理，2005，25（05）：673-676.

[3]许军林，蒋年德.一种改进的公交换乘算法的实现[J].电脑知识与技术，2007，14（02）：517-518.

[4]刘新.《Java开发技术大全》[M].清华大学出版社，2009（01）.

基金项目：江苏省高等学校大学生实践创新训练项目――“苏州市最优公交线路选择问题的研究”成果。

作者简介：王庆（1979-），男，江苏扬州人，副教授，研究方向：应用数学。