本科畢業(yè)論文基于鄰接矩陣法的威海市公交換乘組織研究

哈爾濱工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文（設計）-PAGE70-基于鄰接矩陣法的威海市公交換乘組織研究摘要公交換乘系統(tǒng)是城市客運交通系統(tǒng)的重要組成部分，是公共交通優(yōu)先的保證，也是城市客運交通整體化的關鍵，對城市結構的完善、土地使用的合理化有著重要的意義。本文從分析公共交通換乘體系的構建入手，進行系統(tǒng)網(wǎng)絡的分解，對國內(nèi)外公共交通換乘現(xiàn)狀及研究狀況進行分析，指出解決公共交通換乘問題刻不容緩，要形成合理的交通結構，必須綜合考慮各方面的因素。論文闡述了城市交通面臨的問題，提出公交換乘系統(tǒng)組織優(yōu)化的必要性。在廣泛調(diào)查數(shù)據(jù)，了解關于公交換乘組織的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，調(diào)研并分析威海市公共交通現(xiàn)狀基礎上，對公交換乘實現(xiàn)方法進行對比，選用鄰接矩陣法來研究威海市的公交換乘組織。通過對威海市交通網(wǎng)絡進行劃分，選取重要換乘站點列寫鄰接矩陣并推算。利用運算結果來分析現(xiàn)有公交換乘系統(tǒng)中所需要的換乘次數(shù)、換乘時間、出行費用、出行距離等。對這些數(shù)據(jù)進行分析，進而對該換乘系統(tǒng)進行定量評價。根據(jù)定量評價的結果，綜合考慮乘客、公交車輛、道路條件等的交通特性，根據(jù)經(jīng)濟、適用、協(xié)調(diào)可持續(xù)的原則，提出合理的優(yōu)化方案，包括填補公交換乘系統(tǒng)中線路盲區(qū)，合并重復或相似度過高的公交線路，實行票價浮動政策等具體方案。從而構建一個更為合理適用的公交換乘系統(tǒng)。關鍵詞公交換乘；鄰接矩陣；系統(tǒng)評價；組織優(yōu)化RESEARCHONWEIHAIPUBLICTRANSITTRANSFERORGANIZATIONUNDERTHEADJACENTMATRIXAbstractPublictransittransfersystemistheimportantcompositionofthepassengertransportsystemandistheguaranteeofthecitytransportpriority,thekeytotheintegration,whichissignificantfortheperfectionofthecitystructureandrationalizationoflanduse.Theresearchstartsanalyzingtheframeofthechangesystemofurbanpublicpassengertransport,decomposingthesystemnetwork,andanalyzingitsdomesticandforeignresearch.ThepaperPointsoutitisgreaturgenttosolvethepublictransportationcontradictionandformingtherationaltransportationstructuremustbewellsynthesizedbymanyaspects.Atfirst,thistextexpoundtheproblemsfacingurbantransport,itisproposedthatthenecessityofthecitypublictransittransfersystemoptimization.Inawiderangeofsurveydata,informationonbustransferorganizationsonthestatusquoathomeandabroad,researchandanalysisofWeihaiCity,publictransportonthebasisofthestatusquo,bustransfermethodofcomparison,thechoiceoftheadjacentmatrixmethodtostudytheWeihaicitypublictransitorganizations.TheCityofWeihaitrafficthroughthenetworkofselectedsitesareimportanttransferwriteadjacentmatrixandprojections.Operationalresultsoftheuseoftheexistingpublictransitsystemneededtothetransfernumber,thentaketime,travelcosts,tripdistance,andsoon.Withtheanalysisofthesedata,thenthestudytransfersystemforquantitativeevaluation.Accordingtothequantitativeevaluationoftheresults,consideringthepassengers,publictransport,roadtrafficconditions,andothercharacteristics,economic,applytheprincipleofcoordinatedandsustainable,reasonableoptimizationprogrammes,includingthetransfersystemtofillbuslinesintheblindspot,themergerrepeatSimilarityorexcessivebuslines,implementedthepolicyoffloatingthefarespecificprogrammes.Tobuildamorereasonableapplicationofpublictransittransfersystem.KeywordsPublicTransitTransfer,AdjacentMatrix,SystemEvaluation,OrganizationOptimization目錄TOC\o"1—3"\h\z\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1研究背景及問題的提出 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 31.2.1國外研究現(xiàn)狀 31.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 41.3課題研究的意義和內(nèi)容 61.3.1研究的意義 61.3.2研究的內(nèi)容和方法 8第2章城市公交換乘組織理論研究 102.1公交換乘系統(tǒng)概述 102.1.1公交換乘組織定義 102.1.2公交換乘系統(tǒng)主要內(nèi)容 102.2公交換乘的地位和作用 102.2.1換乘的必要性 102.2.2換乘的有效性 112.3公交換乘的實現(xiàn)方法 112.3.1常規(guī)方法 112.3.2鄰接矩陣法 132.4本章小結 15第3章威海市公交換乘系統(tǒng)組織評價 163.1威海市城市道路網(wǎng)絡分析 163.1.1威海市路網(wǎng)系統(tǒng)的特點 163.1.2路網(wǎng)分塊 163.2城市公交系統(tǒng)現(xiàn)狀 183.2.1現(xiàn)有公交線路狀況 183.2.2現(xiàn)有公交線路地理分布圖 213.3公交換乘鄰接矩陣列寫及推算 283.3.1公交換乘系統(tǒng)線路鄰接矩陣列寫及推算舉例 303.3.2公交換乘系統(tǒng)線路鄰接矩陣列寫 313.3.3公交換乘系統(tǒng)時間鄰接矩陣列寫及推算 333.4公交換乘系統(tǒng)評價 343.4.1公交換乘系統(tǒng)評價指標體系建立 343.4.2公交換乘系統(tǒng)評價 353.5本章小結 39第4章威海市公交換乘系統(tǒng)的優(yōu)化 404.1優(yōu)化體系的原則 404.2優(yōu)化的影響因素 404.3對現(xiàn)有公交換乘系統(tǒng)的優(yōu)化方案 414.4本章小結 46結論 47致謝 48參考文獻 49附錄 51初始鄰接矩陣 51萊海 51威韓商城 56實驗中學 60海港客運站 64華聯(lián)商廈 67特乙甲家居廣場 69第1章緒論研究背景及問題的提出1987年威海市成為地級市，隨著威海市改革開放的深入與經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，威海市作為膠東半島中心城市的輻射作用越來越突出。雖然幾年來，威海市城市基礎設施，如鐵路、海運、航運和公路運輸?shù)榷嫉玫搅搜杆俚陌l(fā)展，但是，隨著車輛保有輛的增加和人流、物流量的快速增長，城市交通量也迅速增加，城市交通問題[1]~[3]日趨突出。汽車造成的道路擁擠，行車不暢，車輛延誤，并且還產(chǎn)生空氣污染和噪音污染，不僅對城市居民的出行帶來了很大的不便，阻礙了經(jīng)濟發(fā)展，而且，給政府和交通部門帶來了很大的壓力。隨著和諧、可持續(xù)發(fā)展城市交通概念的提出，許多城市開始采用綜合交通運輸政策。該政策能夠發(fā)揮各種交通方式的特長，尤其是大容量的公共汽車和快速軌道交通車輛，來降低汽車交通需求，緩解交通矛盾。作為城市主動脈的公共交通承擔著越來越繁重的運輸任務。與此相對應，公交的線路數(shù)量和投入運營的車輛數(shù)量也在迅猛增加，公交的服務時間在延長，服務范圍在擴大，服務質(zhì)量在提高，對人們的吸引力也在增強，在油價上漲和能源短缺的今天，人們的出行將越來越依賴公共交通。(1)交通需求的增長交通需求的增長來源于經(jīng)濟的增長和城市自身發(fā)展的需要。城市化發(fā)展對城市交通提出了更高的要求。到2000年底，威海市人口為52.96萬人。按照目前的城市化進程，預計到2010年，城市人口可達到72.82萬人左右，機動車保有量為18.87萬臺，城市化水平將達到一個新的高度。展望城市未來的發(fā)展，城市客運交通系統(tǒng)的發(fā)展必須與之相適應。①威海市作為區(qū)域交通樞紐的作用日益加強。從環(huán)渤海經(jīng)濟圈層面、山東省域層面、青煙威區(qū)域層面、威海市域層面四個不同層面，結合威海不同的城市地位，威?！按蠼煌ā钡匚灰呀?jīng)不可否認。而龐大的運輸量需要相應的城市內(nèi)部運輸能力來提供保障，沒有足夠的交通設施是完不成外來運輸任務的。②城市中自行車擁有量已趨飽和，但其絕對數(shù)量還在增加，并開始呈現(xiàn)出向小汽車轉化的發(fā)展趨勢。特別是最近幾年，城市機動車增幅在年均15％左右。隨著汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的實施及一些有利的私人購車措施的出臺，將會有更多的汽車進入城市，城市客運交通將面臨更為嚴峻的局面。③城市用地的擴大，導致了公交出行距離的增加，換乘問題至關重要。(2)交通供應嚴重不足[4]①道路網(wǎng)絡設施是基本的交通供給。其供應不足主要表現(xiàn)在三個方面：其一是路網(wǎng)容量不足。其二，路網(wǎng)結構不合理：道路空間結構多處于平面交通狀態(tài)，主干道上行人過街影響突出；路網(wǎng)功能布局混亂，主干道、次干道和支路比例失調(diào)，銜接關系紊亂，難以適應交通現(xiàn)代化的需求。其三，忽略交通靜態(tài)設施(如停車場、交通管理標志和信號設施，公交站點、換乘樞紐等)的建設，難以滿足交通管理的需要，影響道路通行能力。②由于缺乏重視和適當?shù)馁Y金投入，我國常規(guī)公交日益滑坡而私人交通發(fā)展較快。據(jù)世界銀行的預計報告，中國大部分城市的公交出行分擔率在6%—25%之間，而國外大城市的公交分擔率一般在40％—80％之間。雖然近年來我國特大城市的軌道交通籌建速度也明顯加快，但由于投資巨大，總的來說，尚處于起步階段，發(fā)展緩慢，大城市要形成以大中運量軌道交通為主體的綜合客運體系，還需要一個相當長的過程。至今，我國僅有北京、上海、天津、廣州四座城市擁有地鐵，其他大城市公共交通出行幾乎還全部依靠常規(guī)地面公交，尚未形成以軌道交通為骨干的綜合客運交通體系，公共交通不堪重負。城市公共交通的矛盾主要表現(xiàn)為公交客運量的供求矛盾、服務質(zhì)量較低與居民出行多層次需求的矛盾。到2000年底，威海市公交總公司已經(jīng)擁有在冊車輛數(shù)333輛，其中單節(jié)車233輛，中巴車91輛，鉸接車9輛，折合標準車381.5標臺。城市公交每年承擔的客運量是7103.9萬人次，是1995年客運量的3.7倍，公交車年收入3103.9萬元，是1995年的4.25倍。目前，威海市每萬人擁有公交車輛數(shù)為12.1標準臺/萬人，公交車輛平均安全運行間隔里程為71.1萬公里/次，公交車輛進場率為6.5%，車輛報廢率為2000年為40%，2001年的報廢率為62.5%，新增車輛全部是新型城市公交車輛。威海市的軌道交通尚處于開發(fā)階段。這些還不能滿足居民快速增長的出行需要。(3)交通管理手段落后交通管理是保障交通安全，提高通行能力和維持交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)，并實現(xiàn)交通可持續(xù)發(fā)展的重要措施。目前，我國城市中交通控制和交通安全管理的現(xiàn)代化設施極少。威海市只有部分主要路口采取了智能交通控制手段。面對日趨尖銳的城市交通需求與交通供給之間的矛盾，為了緩解城市客運交通車輛擁擠、道路堵塞的嚴峻局面，特別是針對城市發(fā)展中存在的土地資源非常緊張的形勢，越來越多的交通工作者認識到解決城市交通問題的根本出路在于優(yōu)先發(fā)展公共交通，建立一個以軌道交通系統(tǒng)為骨架，以常規(guī)公交為主體，多種交通方式互相協(xié)調(diào)的總和客運交通體系，以提高城市的整體客運交通水平。在公共交通的使用中，面對著人們的活動范圍的擴大，出行往往不可能一次到達，如何換乘成為人們出行前首先要考慮的問題。完整的出行問題是解決從出發(fā)點到目的地的路徑選優(yōu)的問題。乘客從某一起點，可能需要一次或多次換乘不同的線路才能到達目的地，其中核心的問題是換乘問題，即換乘幾次，如何換乘的問題。本文試圖利用鄰接矩陣的理論來解決這一問題。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀隨著綜合交通體系的發(fā)展，國外發(fā)達國家大城市各種交通方式的多式聯(lián)運、港站內(nèi)各種運輸設備的匹配與布置日益一體化，城市對外交通與城市內(nèi)部交通的銜接也趨于成熟。在技術上，各種交通方式的集約要求逐漸淡化各自為政的行業(yè)領域觀念；在管理上，不同部門之間的協(xié)調(diào)和談判成為工作制度和管理組成部分。例如紐約城市公共交通各種方式(地鐵、通勤鐵路、輕軌地面公交、輪渡等)均由紐約州交通局(NewYorkMetorpontanTrnaPs’rtatinoAuthority)統(tǒng)一管理，實現(xiàn)各種交通方式之間統(tǒng)一規(guī)劃和管理。城市公共交通的這種管理體制便于組織各種交通方式之間的銜接和換乘，提高整個城市交通系統(tǒng)的運輸效率。很多城市也非常重視交通方式銜接與換乘系統(tǒng)的建立。巴黎公共交通是一個龐大而復雜的綜合交通網(wǎng)，因而各種線路和交通方式之間的銜接和換乘十分重要。在它地鐵各換乘站，乘客不必出站就可以換乘另一線路的列車，另外，還有不少組織得很巧的換乘樞紐，把鐵路車站、地鐵站、公共汽車站、出租汽車站、停車場及一些商店巧妙地設置在同一建筑中，形成地下和地面立體配置，達到整體化的要求。它的許多換乘站都按照其功能要求，因地制宜地設計[5][6]。公交換乘系統(tǒng)在眾多歐美國家已經(jīng)非常先進與發(fā)達，同樣，對于公交換乘系統(tǒng)的理論研究工作，它們己經(jīng)遠遠領先我國水平。Peter提出只有乘客到達換乘點的時間變動在固定的時間范圍之內(nèi)，才能定義最適合的換乘時間[7]。J.Anez研究了用二重圖表示公交網(wǎng)絡中換乘情況的簡化模型。HongK.ol等建立了模型來解決多種公交方式換乘過程中計算換乘方式數(shù)目及換乘中的非線性費用兩個問題。NguyenS與SpiessH將乘客選擇公交換乘作為通常的線性問題研究，他認為乘客并不是選擇在公交站點第一輛到達的公交汽車，而是使整個出行時間最短的公交汽車。wu，J.H考慮了公交等待時間和在車時間，對spiess的研究內(nèi)容加以改進。FernandezE建立了多種運輸方式交叉換乘的框架模型，提出了3種整合模式和路徑選擇方式。LZoanoA與StorchiG研究了換乘方式選擇中的行為問題[5]。國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國的公交換乘系統(tǒng)雖然較國外起步晚一些，但是經(jīng)過國內(nèi)學者的不懈努力，取得了一定的研究成果，主要體現(xiàn)在如下4個方面[5]:(1)研究公交換乘系統(tǒng)功能，指標以及對公交網(wǎng)絡優(yōu)化的影響裴玉龍等通過引入換乘強度指標，建立了換乘強度模型，探討了換乘強度指標在停車換乘規(guī)劃和換乘需求定性分析中的實際應用意義。韓傳峰，胡志偉通過建立數(shù)學模型，研究城市公交路網(wǎng)的拓撲結構，計算反映其綜合性能的指標一平均換乘次數(shù)，對該城市的公交路網(wǎng)的性能做出評價，據(jù)此評價給出該公交路網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略匯。師桂蘭等以平均換乘次數(shù)反映網(wǎng)絡可達性這一指標，來討論公交線網(wǎng)的性能，最后得出結論：換乘次數(shù)越大說明城市公交路網(wǎng)的可達性越差，公交路網(wǎng)的性能也越差，反之換乘次數(shù)越小說明該城市的公交路網(wǎng)的可達性越好，公交路網(wǎng)的性能也越好。田瓊考慮從生活區(qū)到工作區(qū)有三種交通方式可供選擇的情形：一是全程駕車，二是地鐵直達，三是在瓶頸處停車再換乘地鐵到達目的地。以瓶頸模型為基礎，建立了基于隨機均衡的交通方式選擇模型。研究結果表明，設置恰當?shù)牡罔F票價和停車收費水平，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的凈收益極大，此外，也存在一種地鐵票價策略使地鐵的收益最大，但票價水平高于系統(tǒng)凈收益極大時的票價水平，并且設計了算例，算例結果支持了模型分析結論。(2)研究基于公交換乘的公交線路最短路問題翁敏在討論公交網(wǎng)絡特性的基礎上，提出適于公交網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)組織，將公交網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)組織以結點一弧段一有向線進行描述，研究綜合換乘次數(shù)及距離因素的出行路徑選擇模型，并提供算法的實現(xiàn)。傅冬綿設計了最小換乘的廣度優(yōu)先搜索算法摘要，他把圖論中針對單個結點的廣度優(yōu)先搜索思想，推廣到擁有若干個結點集合的廣度優(yōu)先搜索上。對旅游路線中最佳路徑的問題，提出一種新的算法，可解決旅游路線中的最少換乘問題。趙巧霞分析了一般公共交通的特點，建立了以換乘次數(shù)最小為第一目標，途經(jīng)站數(shù)最小為第二目標的最優(yōu)公交出行路徑模型。對這一組合優(yōu)化問題，設計了廣度優(yōu)先搜索算法，包括換乘次數(shù)上界確定和換乘點選擇算法。徐兵從節(jié)約存儲空間、提高運算速度出發(fā)，結合最短路徑換乘算法的優(yōu)缺點，給出了一種高效的換乘算法數(shù)據(jù)模型，并設計了基于站點優(yōu)先級的公交換乘算法，最后給出該算法的應用實例。蘇愛華針對公交網(wǎng)絡換乘問題構造了公共交通網(wǎng)絡模型。基于該模型，提出了基于改進Dijkstra算法的公交網(wǎng)絡最短路徑問題的求解。將求解最短路徑獲得的站點作為搜索站點，并將這些站點及經(jīng)過這些站點的線路構成換乘矩陣，結合換乘次數(shù)的要求，給出了換乘的實現(xiàn)算法，確定可行的換乘方案。(3)研究換乘樞紐的系列問題王有為針對我國大城市綜合交通系統(tǒng)的不足，參照國外的先進經(jīng)驗，對城市公共交通樞紐做了比較深入的研究。他首先對城市公共交通樞紐進行合理的分類，在此基礎上提出了關于城市公共交通樞紐吸引范圍和設計規(guī)模的合理預測方法。將Logit數(shù)學模型引入公共交通樞紐的研究。提出了預測公共交通樞紐的Logit模型。城市交通換乘銜接是一個十分復雜的問題，涉及多個部門和多個學科，具有很強的社會性、綜合性與交叉性。周偉針對這一問題對城市交通換乘銜接的內(nèi)涵、分類及換乘影響因素進行了深入的分析，并以此為基礎，按照目標理論分析、內(nèi)容設計、檢驗實施的系統(tǒng)分析過程提出了城市客運交通換乘銜接研究的理論框架，重點從換乘量分析、換乘銜接組織、換乘建設策略與方法及換乘綜合評價等方面介紹了城市客運交通換乘樞紐銜接問題研究的理論與方法，并對其進行了理論分析和探討。席慶通過對交通運輸樞紐換乘模式的研究，從保證樞紐中各種運輸方式協(xié)調(diào)的角度出發(fā)，提出了根據(jù)集中與分散相結合的交通運輸通道理論，對樞紐中的客運站點進行布局，并結合實例，闡述了樞紐客運站點的布局方法。盛志前從換乘和交通設計的角度理清了樞紐的組成內(nèi)容，明確了樞紐交通設計在規(guī)劃層次中的地位，提出了樞紐交通設計的設計原則、設計內(nèi)容和流程。劉有軍通過評估各個備選點位可達性指標的大小，提出一種簡單可行的基于GIS的停車換乘設施優(yōu)化選址方法。分析了影響居民使用停車換乘方式的最重要的個體特征，各個備選點位的影響范圍及可達性指標，對備選點位進行分析排序，并對其在城市交通戰(zhàn)略研究中的作用進行展望。(4)換乘系統(tǒng)評價問題的研究孫小年在分析城市客運交通換乘銜接內(nèi)涵的基礎上，依據(jù)綜合評價指標體系建立的原則，建立了城市客運交通換乘銜接的綜合評價指標體系，并對綜合評價指標體系進行了定義與量化，最后，結合寧波客運換乘實際狀況采用層次分析法對系統(tǒng)進行了分析與評價。覃煌提出了用數(shù)據(jù)包絡分析方法進行軌道樞紐換乘效率評價的新思路，建立了輸入輸出指標體系和DAE非均一評價模型，給出了換乘效率、輸入冗余率和輸出虧空率以及運行有效性的評價分析方法，并進行了廣州地鐵樞紐換乘效率評價的實例研究。朱雪松采用系統(tǒng)工程學的層次分析方法建立了評價指標體系，并對不同指標賦予了權重；在此基礎上提出了對公共樞紐的換乘銜接進行評價的模糊評價方法。覃煌在總結我國城市交通主要矛盾的基礎上，提出建立城市綜合客運交通體系來緩解城市交通問題的建議；簡要介紹其優(yōu)化的目標和基本要素以及換乘系統(tǒng)規(guī)劃布局的措施；建立換乘系統(tǒng)的評價指標體系和評價指標的量化方法。課題研究的意義和內(nèi)容研究的意義研究的理論意義近年來，隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市公共交通系統(tǒng)的建設與發(fā)展己經(jīng)成為一個公眾非常關注的問題，城市的發(fā)展與社會的進步，需要更加現(xiàn)代化的城市公共交通系統(tǒng)來滿足人們出行的需求，而對城市公共交通系統(tǒng)的高要求也促使它需要一個高標準的公交換乘系統(tǒng)與之匹配。目前我國的城市公交換乘系統(tǒng)還相當不成熟，理論研究也起步較晚。探討城市公交換乘系統(tǒng)的組織模式、相應的理論，將會極大促進我國公交換乘系統(tǒng)的發(fā)展，為我國建立現(xiàn)代化的城市公交系統(tǒng)提供支持與理論依據(jù)，研究換乘設施建設的社會效益以及環(huán)境效益，對實現(xiàn)城市公交系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展有重要的意義。當前，實現(xiàn)公交換乘現(xiàn)有的算法和方法為：迪杰斯特拉(Dijkstra)算法、螞蟻算法、依靠GIS組件等[8]。其中迪杰斯拉算法在公交站點很多的情況下，數(shù)據(jù)量大，運算速度慢；螞蟻算法難于理解；GIS組件成本高。相對上述已有方法，用鄰接矩陣方法實現(xiàn)公交換乘能夠彌補上述不足。威海市公交線路存在往返路線一致、來返路線不一致等情況。這個系統(tǒng)模塊要實現(xiàn)以不依靠第三方組件、乘車路線較優(yōu)為約束條件的公交換乘。通過對鄰接矩陣實現(xiàn)公交換乘方法進行了改進，增加實現(xiàn)來返路線不一致、內(nèi)外線、最少站點等功能。研究的實際意義威海市是一個集市內(nèi)公共交通、長途客運交通、鐵路交通、海運、航空等多種交通出行方式于一體的城市。各種交通出行方式之間的換乘接駁則成為了一個重要的問題。而公交出行無疑是連接各種出行方式的一個有效的橋梁，公共交通的可達性及公交的換乘就成為了我們必須關注的一個課題。公共交通在道路使用權上的優(yōu)先(如開辟公交專用道和公交專用路，在路口配以公交優(yōu)先的信號系統(tǒng))是公交在“行”方面的優(yōu)先。而公交換乘系統(tǒng)體現(xiàn)了公交在“?！焙蛽Q乘方面的優(yōu)先。整體化是城市客運交通的發(fā)展趨勢[9]。整體化的客運交通是一種多模式，多層次綜合性的城市公共交通系統(tǒng)，它有軌道交通，公共汽車交通，小公共汽車和出租汽車組成。整體化的公交系統(tǒng)要在運能上適應不同層次客運的需要，必須以公交換乘系統(tǒng)為中介，使各種交通方式在時空上合理搭配。整體化的公交系統(tǒng)運營上的統(tǒng)一調(diào)度，運行時間的統(tǒng)一編排，銜接換乘的高效率，也必須通過公交換乘這個重要環(huán)節(jié)才能完成。交通可達性是影響城市空間布局的重要因素。各種不同的交通方式形成具有各自特點的區(qū)位可達性分布，對應一定的空間分布形態(tài)。如果不同的交通方式之間缺乏應有的銜接，各自區(qū)位可達性的簡單疊合不僅不能提高，反而可能因相互影響而降低[5]。公交換乘系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)各種方式，可以使各自的區(qū)位可達性差異縮小。由此帶動城市核心人口的疏解，激活城市外圍用地，誘導城市人口和就業(yè)的重新分布，促使城市空間形態(tài)結構的優(yōu)化。在威海市中公交線路多達百條以上，居民難以掌握，而構建一個合理、快捷的公交換乘系統(tǒng)，就可以成為最好的組織城市居民活動的地方，居民只要到達某幾個換乘樞紐站后，就可以通過換乘，方便地到達全市各地。此外，在換乘樞紐之間可運行直達車或大站快車，縮短乘客的出行時耗，這樣一來，城市的用地雖然不斷擴大，居民的出行時耗仍能被控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。研究的內(nèi)容和方法主要研究內(nèi)容及觀點在城市的公共交通網(wǎng)絡中，公交換乘是乘客出行的一個重要的問題。隨著城市公交規(guī)模的不斷擴大，有相當部分的出行難以直達，乘客必須換乘才可到達目的地。在研究公交換乘的最優(yōu)路徑算法時，有必要先了解乘客出行時所考慮的因素，通過對乘客出行心理、行為的研究來確定模型的優(yōu)化目標和約束條件。按照傳統(tǒng)的想法，乘客總是選擇從起始點到終迄點的最短路徑。研究表明，在大部分的城市公交網(wǎng)絡模型中。最短距離并不是決定公交線路選擇的主要因素，其它因素卻是十分重要的影響因素。通常受到以下幾個因素的作用[10]：①換乘次數(shù)：是指乘客在完成一次出行過程中所換公交車的次數(shù)；②出行距離：包括車上距離和車外距離，車外距離指的是乘客為了乘車而步行的距離；③出行耗時：指乘客在一次出行過程中所需的時間，它也包括車上和車外部分，車外耗時除了在車外距離部分所耗的時間外還包括在車站等車的時間；④出行費用：指的是乘客在完成一次出行過程中所花的車費。不同乘客對于各項因素的要求都是不同的，有些人優(yōu)先考慮換乘次數(shù)，有些人則優(yōu)先考慮出行距離。針對實際的公交換乘要求，結合威海市公交線路的實際情況，本文提出運用鄰接矩陣法[11]~[17]實現(xiàn)公交換乘數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)以不依靠第三方組件、乘車路線較優(yōu)為約束條件的公交換乘。通過對鄰接矩陣實現(xiàn)公交換乘方法進行了改進，增加實現(xiàn)來返路線不一致、內(nèi)外線、最少站點等功能。具體研究過程為：(1)調(diào)查威海市公共交通網(wǎng)絡現(xiàn)狀。將威海市交通網(wǎng)絡按照出行大區(qū)進行分塊，選取重要出行站點作為主要研究對象，對各個站點的通過路線進行匯總，得出公交線路網(wǎng)絡的基礎數(shù)據(jù)。并根據(jù)各個重要站點位置繪制線路網(wǎng)絡示意圖，從直觀圖上可以看出公交線路分布情況。(2)對已經(jīng)調(diào)查得出的公共交通線路網(wǎng)絡基礎數(shù)據(jù)進行整理。在考慮換乘次數(shù)因素時，考慮把公交線路作為鄰接矩陣的頂點。線路有共同的換乘站點時，矩陣元素標記為1，否則為0。再根據(jù)布爾法則進行推算，求出各站線通達所需的換乘次數(shù)[18]。其中，選取火汽車站、海港客運站、華聯(lián)商廈、萊海、威韓商城、特乙甲家居廣場、實驗中學等重要出行站點作為研究的主要對象進行線路換乘研究。(3)實現(xiàn)了空間上的接駁后，選取候車時間作為研究的另一個因素。例如：從哈工大站到實驗中學站，可以考慮在鯨園小學或者華聯(lián)商廈進行換乘。假設選取鯨園小學站進行換乘，那么可以考慮1路、13路、33路等線路。此時，等車時間就是最主要的因素之一。在時間接駁環(huán)節(jié)，預計同樣用鄰接矩陣來進行推導運算。設想方案為：當?shù)溶嚂r間小于等于3min時，設矩陣元素為1；當?shù)溶嚂r間大于3min時，設矩陣元素為0。根據(jù)該思路求出等車時間較短的換乘方案，是整個換乘過程更為優(yōu)化。(4)實現(xiàn)空間及時間上的換乘后，輔助考慮票價因素等出行換乘因素對規(guī)劃網(wǎng)絡進行優(yōu)化，對于現(xiàn)有公交換乘網(wǎng)絡系統(tǒng)不完善的地方進行改進，對于通達性不好的出行點進行線路增設設計。使整個威海市公交換乘系統(tǒng)更為優(yōu)化。研究的方法利用鄰接矩陣法，對城市的公交換乘系統(tǒng)中換乘次數(shù)、換乘時間等因素進行列寫推算，從而定量分析現(xiàn)有換乘系統(tǒng)，根據(jù)結果對威海市的主要公交線路進行優(yōu)化，使重要站點間以及市區(qū)間的交通出行更為便利，實現(xiàn)高效的公交換乘系統(tǒng)。城市公交換乘組織理論研究公交換乘系統(tǒng)概述公交換乘組織定義交通換乘是指交通對象為完成一定出行目的在同種交通方式、不同交通方式或交通設施之間搭乘轉換的全過程以及在該過程中所得到的由載運接駁設施(如銜接通道及線路、換乘站廳等)提供的交通服務。公交換乘系統(tǒng)主要內(nèi)容公共交通換乘系統(tǒng)包括以下三個基本方面:客運換乘樞紐的基礎設施建設；交通方式之間的運能銜接與組織；先進的信息服務系統(tǒng)[19]。為了充分發(fā)揮城市公共交通的運輸效益，吸引更多的私人交通方式的客流，實現(xiàn)城市綜合客運交通體系的優(yōu)化目標，就要使各類公共交通的服務水平超過私人交通工具，同時為便于城市內(nèi)外交通的聯(lián)系，因而公交換乘體系包括進行公共交通線網(wǎng)的優(yōu)化設計和公交站點的合理布局以及提高公共交通的服務水平，以及發(fā)展城市內(nèi)部各種客運交通方式之間以及城市內(nèi)部客運交通與城市對外客運交通之間的綜合換乘系統(tǒng)。公交換乘的地位和作用換乘的必要性城市的客運交通系統(tǒng)龐大而復雜，必須建立完善便捷的換乘系統(tǒng)，才能使系統(tǒng)充分發(fā)揮活力。其必要性可以從以下兩點來說明[4]：(1)以百萬人口占地一百平方公里的城市為例，若每2km劃分一個交通小區(qū)，其點點均直接聯(lián)系需要4950條線路。顯然，既無可能也絕對不必要，必須用換乘來解決。(2)如果采用不同的交通工具，換乘更是大量存在。交通發(fā)達的國家，小汽車擁有量很大，居民出行乘小汽車的較多，而城市的公共交通，則大多依靠軌道交通。由于投資水平及城市條件的限制，軌道交通的線路是有限的，其公共交通體系多以快速軌道交通為主，地面公交為輔。很顯然，在這些國家中，居民出行不可避免地會產(chǎn)生私人交通與公共交通地轉換、公共交通間地轉換需求。即使是在軌道交通尚不發(fā)達地我國，居民出行由于線路條數(shù)有限，在常規(guī)公交線路上的換乘量也是非常龐大的。換乘的有效性(1)合理方便的換乘可以充分適應出行者的選擇要求，減少出行時間，提高公共交通的競爭力。(2)考慮到重要的出行起止點以及必要和可能的出行換乘點，這種多點公共交通線路的設置方法可以經(jīng)濟合理地設置線路。(3)換乘樞紐地合理設置可以為公交線網(wǎng)的優(yōu)化、調(diào)整提供必要的條件，增加公交運營線路的應變能力，提高運營效率。(4)現(xiàn)代化公共交通體系是一種多平面、多層次的立體化的客運交通體系。換乘樞紐不僅是連接城市各功能分區(qū)，實現(xiàn)交通方式和線路轉換的功能體，它更為客運系統(tǒng)子系統(tǒng)間的有機銜接、協(xié)調(diào)、連續(xù)運轉提供了有利的條件。(5)換乘樞紐的設置為公共交通體系分階段發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展奠定了必要的基礎[4]。公交換乘的實現(xiàn)方法常規(guī)方法當前，實現(xiàn)公交換乘現(xiàn)有的算法和方法為：迪杰斯特拉(Dijkstra)算法、螞蟻算法、依靠GIS組件等[18]。Dijkstra算法兩點間的最短路徑以Dijkstra算法最為經(jīng)典，但Dijkstra算法只能求出兩點間的一條最短路徑，不能求出兩點間的所有最短路徑。該算法在公交站點很多的情況下，數(shù)據(jù)量大，運算速度慢[8][18][20]。螞蟻算法蟻群算法(antcolonyoptimization，ACO)，又稱螞蟻算法[21]，是一種用來在圖中尋找優(yōu)化路徑的機率型技術。它由MarcoDorigo于1992年在他的博士論文中引入，其靈感來源于螞蟻在尋找食物過程中發(fā)現(xiàn)路徑的行為。它包括的考慮因素有：范圍，環(huán)境，覓食規(guī)則，移動規(guī)則，避障規(guī)則，播撒信息素規(guī)則等。根據(jù)這幾條規(guī)則，螞蟻之間并沒有直接的關系，但是每只螞蟻都和環(huán)境發(fā)生交互，而通過信息素這個紐帶，實際上把各個螞蟻之間關聯(lián)起來了。

螞蟻如何找到最短路徑的？這一是要歸功于信息素，另外要歸功于環(huán)境，具體說是計算機時鐘。信息素多的地方顯然經(jīng)過這里的螞蟻會多，因而會有更多的螞蟻聚集過來。假設有兩條路從窩通向食物，開始的時候，走這兩條路的螞蟻數(shù)量同樣多(或者較長的路上螞蟻多，這也無關緊要)。當螞蟻沿著一條路到達終點以后會馬上返回來，這樣，短的路螞蟻來回一次的時間就短，這也意味著重復的頻率就快，因而在單位時間里走過的螞蟻數(shù)目就多，灑下的信息素自然也會多，自然會有更多的螞蟻被吸引過來，從而灑下更多的信息素；而長的路正相反，因此，越來越多地螞蟻聚集到較短的路徑上來，最短的路徑就近似找到了。也許有人會問局部最短路徑和全局最短路的問題，實際上螞蟻逐漸接近全局最短路的，為什么呢？這源于螞蟻會犯錯誤，也就是它會按照一定的概率不往信息素高的地方走而另辟蹊徑，這可以理解為一種創(chuàng)新，這種創(chuàng)新如果能縮短路途，那么根據(jù)剛才敘述的原理，更多的螞蟻會被吸引過來。依靠GIS組件進行公交換乘地理信息系統(tǒng)[23](GeograPhieInformationSystem，GIS)是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數(shù)據(jù)的計算機信息系統(tǒng)。其基底數(shù)據(jù)模型表達主要有點、線、面三種。在城市公交網(wǎng)絡模型中，自然需要通過GIS點模型來描述公交車站信息，用線模型來描述公交線路的路徑信息。相比較而言，城市公交網(wǎng)絡比道路網(wǎng)絡更為復雜，除了節(jié)點與線的數(shù)據(jù)模型之外，還有許多其它的信息[10]。(1)公交站點：包括城市公交網(wǎng)絡中所有的公交站點，可以通過點型來描述其空間位置，并將其站點名稱等信息記錄在性數(shù)據(jù)中。(2)公交線路：各公交線路具有惟一編號，并且可將公交線路名稱、起點、終點、開班、收班時間等信息記錄在屬性數(shù)據(jù)中。(3)公交段：包括城市公交線路的路徑信息?？赏ㄟ^線模型來描述其空間位置。(4)線路與站點關聯(lián)：記錄公交線路經(jīng)過站點的信息，并且按順序記錄站點，以此記錄線路與站點的關聯(lián)信息。(5)站點與線路關聯(lián)：記錄站點所經(jīng)過的公交線路信息，以此記錄站點與線路的關聯(lián)信息。雖然GIS組件功能很強大，但是該換乘研究方法的設備先進，同時成本很高，高費用使得它的應用受到限制。鄰接矩陣法相對上述已有方法，用鄰接矩陣[18]方法實現(xiàn)公交換乘能夠彌補上述不足。威海市公交線路存在來返路線一致、來返路線不一致等情況。這個系統(tǒng)模塊要實現(xiàn)以不依靠第三方組件、乘車路線較優(yōu)為約束條件的公交換乘。通過對鄰接矩陣實現(xiàn)公交換乘方法進行了改進，增加實現(xiàn)來返路線不一致、內(nèi)外線、最少站點等功能。鄰接矩陣是圖論中的重要理論，鄰接矩陣和有向圖之間有著一一對應的關系，即從鄰接矩陣可以畫出唯一的有向圖，反之，根據(jù)有向圖可以寫出唯一的鄰接矩陣。具體的講，對于有n個要素的系統(tǒng)(p1，p2，p3……pn)，定義鄰接矩陣A如下:A=[aij](2-1)式中aij=當線段從pi向著pj時，aij值為1，否則為0。利用圖論方法研究問題日益廣泛，首先將研究的對象抽象成一個圖。圖的頂點表示事物，圖的邊表示事物之間的聯(lián)系，然后根據(jù)圖的性質(zhì)和有關的理論進行研究。城市公交線路系統(tǒng)換乘模型的建立：假定某城市共有n條公交線路，可以把n條公交線路抽象為n個頂點，任意兩條公交線路之間的聯(lián)系決兩者之間有無交點(共同的?？空军c)，相應地該兩條線路之間的矩陣元素值為1或者0，這樣就把城市交線路系統(tǒng)可以抽象為n*n鄰接矩陣?？梢越栌绵徑泳仃嚨奶匦院退惴?，來解決公交線路換乘問題。我們假定某城市有1路、2路、3路、4路這四條公交線路；組成的鄰接矩陣為：(2-2)矩陣(2—2)表明，1路與2路有共同的?？空军c，1路和2路的各站點間最多經(jīng)過1次換乘就可到達，1路路、4路沒有共同的停靠站點，經(jīng)過1次換乘無法到達。其他依次類推。鄰接矩陣表示了城市公交線路系統(tǒng)條公交線路之間的直接關系，也可稱為直接關系矩陣，其特點是對角線上的值為1。通過對直接關系矩陣計算，可以得到有關系統(tǒng)更多的信息。按布爾法則進行乘法和加法運算，即0+0=0，1+0=1，1+1=1，0*0=0，1*0=0，1*1=1，可以得到:(2-3)式中帶“*”號的元素，表明換乘2次可以實現(xiàn)的公交線路的連通情況。同理可得:(2-4)式中帶“*”號的元素，表明換乘3次可以實現(xiàn)的公交線路的連通情況。(2-5)式(2-5)表明再計算下去，已沒有意義，此矩陣稱為可達矩陣，計算到此為止。矩陣中帶“*”號的元素是直接關系矩陣中所沒有的，它反映出了系統(tǒng)要素間的間接關系。一般的,我們可以得到可達矩陣R：(2-6)可達矩陣不僅反映了公交線路中直接換乘關系，而且反映了它們之間的多次換乘關系(間接關系)。本章小結本章主要介紹了公交換乘系統(tǒng)的基本理論，闡述了公交換乘的地位和作用，并分析了換乘實現(xiàn)的方法。經(jīng)過對四個模型的對比分析，提出利用原理簡單易懂并且適用于實際公交換乘網(wǎng)絡的鄰接矩陣模型進行公交換乘系統(tǒng)組織分析，為課題的研究提供理論依據(jù)。威海市公交換乘系統(tǒng)組織評價威海市城市道路網(wǎng)絡分析威海市路網(wǎng)系統(tǒng)的特點威海市路網(wǎng)沿北部及東部海岸線呈帶狀分布，中部地區(qū)為山嶺區(qū)，沒有交通道路分布。該路網(wǎng)分布主要集中在沿海地帶，尤其是與老城區(qū)毗連的高技術開發(fā)區(qū)、竹島等位于城市中心部位的大區(qū)交通分布十分密集。威海市的商貿(mào)活動主要集中于老城區(qū)，而教育部門及哈工大、山大等高校主要位于高技術開發(fā)區(qū)，火車站及客運總站位于經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的西南部，使得這些區(qū)域人口分布密集，而且這些大區(qū)的交通發(fā)生量也較大。而孫家疃、經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的東部的交通量明顯少于老城區(qū)及高技術開發(fā)區(qū)。從路網(wǎng)分布上可以看出路網(wǎng)在中心區(qū)過于集中，而周邊區(qū)域則相對分布稀疏，而且從旅游區(qū)到經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)之間沒有直接交通道路相連，使得兩區(qū)之間的出行十分不方便，必須經(jīng)過高區(qū)及老城區(qū)才能到達目的地。路網(wǎng)分塊城市的公交換乘組織系統(tǒng)是一個由公交線路及公交換乘站組成的十分龐大的系統(tǒng)，所以在研究過程中，將把城市按照交通出行分成幾個交通大區(qū)，再選取各個大區(qū)內(nèi)的重要換乘站以及不同交通方式換乘的重要換乘站為主要對象。當實現(xiàn)了各個重要換乘站間的高效換乘后，該交通區(qū)內(nèi)的其他站點換乘將會容易實現(xiàn)。在公交換乘組織研究的具體過程中，根據(jù)出行情況及各個區(qū)域在城市發(fā)展中的地位，將威海市的交通大區(qū)分成為以下幾部分：旅游度假區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)老城區(qū)竹島經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)孫家疃具體分布情況如下圖：圖3—1威海市交通區(qū)分布圖在對公交換乘研究時，將根據(jù)各個大區(qū)的交通出行情況，選取一些重要站點，通過實現(xiàn)各個重要站點間的有效聯(lián)結來實現(xiàn)各個交通大區(qū)間的聯(lián)結，使城市的交通出行形成一個完整的體系。各交通大區(qū)選取的重要站點為：①旅游度假區(qū)——萊海②高技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)——威韓商城③老城區(qū)——華聯(lián)商廈，海港客運站④竹島——特乙甲家居廣場⑤經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)——火汽車站⑥孫家疃——實驗中學城市公交系統(tǒng)現(xiàn)狀現(xiàn)有公交線路狀況威海市現(xiàn)有公交線路分布為：常規(guī)公交線路為1路—56路，小公共汽車為81路—100路，城郊公交線路為101路—121路。線路的站點分布情況如下[22]：1路市區(qū)線路工友集團5：48—20:10實驗中學6：10—20：10，間隔時間6分鐘1元威海公共交通總公司實驗中學—海港客運站(大地保險)—華聯(lián)商廈—區(qū)政府(振華商廈)—中國人民保險公司(正大機電公司)—海運學院—蘭花辦公用品(雅苑大酒店)—特乙甲家居廣場(拜占庭裝飾總部)—骨科醫(yī)院(中國聯(lián)通)—中醫(yī)院—銀座家居(廣東雙興裝飾威海總部)—海警支隊—中國鐵通—會展中心—太平保險有限公司—輪胎廠—金谷房地產(chǎn)—金鷹紐扣拉鏈廠—好家園裝飾城(托羅西服)—華寶地毯廠(世紀大廈)—華夏集團—火汽車站(豪業(yè)圣迪廣場)—經(jīng)區(qū)仁濟大藥店(蒿泊東來順大酒店)—長城大修廠—泰浩建設集團(泰浩大廈)—鑫通汽修汽貿(mào)(明通衡器公司)—公交一公司—泰威彩印(榮源鋼材)—博通熱電—藍山小鎮(zhèn)(宋家洼)—海翔保健品公司—工友集團(共32站)2路市區(qū)線路家家悅金猴購物廣場6：20—21：10；萊海5：50—20：10，間隔時間12分鐘1元威海公共交通總公司家家悅金猴購物廣場—華聯(lián)商廈—百貨大樓(同仁堂美人館)—市立醫(yī)院(東龍房產(chǎn))—金猴集團—山花大廈—西門曙光男科醫(yī)院(公交裝飾材料市場)—三聯(lián)家電商場—汽運二公司(金螞蟻集團峰景俊園)—敬蘭酒店(大全陶瓷商場)—黃家溝(翠竹園生活小區(qū))—王家莊—光威東站—旭斌房地產(chǎn)—環(huán)球漁具—華田小區(qū)(正大建材市場)—銀球漁具—光威南站(利達行鋼構公司)—二職中—柳溝—榮昌房地產(chǎn)(普陽綜合門診部)—富甲花園—萊海(共23站)3路市區(qū)線路華聯(lián)商廈—靖子1元威海公共交通總公司華聯(lián)商廈—市立第二醫(yī)院(大明眼鏡公司)—金螞蟻五交化公司(康耐爾瘦身美容館)—眼耳鼻喉?？漆t(yī)院—威建文化名居(小商品市場)—會計學校(福彩中心)—兆龍酒店—新建開發(fā)公司—欽村(金谷文鑫嘉園)—通咽門診—福長玻璃鋼—鑫海假日酒店—遠遙(豐盛園海鮮酒樓)—環(huán)翠技校—毅翰電腦學?！姆破窂S—里遙—靖子(共18站)……56路市區(qū)線路家家悅金猴購物廣場—柳林村1元威海公共交通總公司家家悅金猴購物廣場—華聯(lián)商廈—區(qū)政府(振華商廈)—中國人民保險公司—海運學院—蘭花辦公用品(雅苑大酒店)—特乙甲家居廣場(拜占庭裝飾總部)—骨科醫(yī)院(中國聯(lián)通)—中醫(yī)院—銀座家居(廣東雙興裝飾威?？偛?—海警支隊—中國鐵通—會展中心—太平保險有限公司—輪胎廠—金谷房地產(chǎn)—金鷹紐扣拉鏈廠—好家園裝飾城(托羅西服)—華寶地毯廠(世紀大廈)—華夏集團—火汽車站(豪業(yè)圣迪廣場)—經(jīng)區(qū)仁濟大藥店(蒿泊東來順大酒店)—長城大修廠—泰浩建設集團(泰浩大廈)—鑫通汽修汽貿(mào)(明通衡器公司)—鑫通汽修城—量具廠(華東數(shù)控)—柳林工業(yè)園—運管處—興邦化工—柳林(果品冷庫)(共31站)81路小公共汽車朝陽小區(qū)—鑫通汽車城1.5元威海公共交通總公司朝陽小區(qū)—眼耳鼻喉?？漆t(yī)院—金螞蟻五交化公司(康耐爾瘦身美容館)—市政府(威海移動通信公司)—市立第二醫(yī)院(新華保險)—華聯(lián)商廈—區(qū)政府(振華商廈)—中國人民保險公司(正大機電公司)—海運學院—蘭花辦公用品(雅苑大酒店)—特乙甲家居廣場(拜占庭裝飾總部)—骨科醫(yī)院(中國聯(lián)通)—中醫(yī)院—銀座家居(廣東雙興裝飾威?？偛?—海警支隊—中國鐵通—會展中心—太平保險有限公司—輪胎廠—金谷房地產(chǎn)—金鷹紐扣拉鏈廠—好家園裝飾城(托羅西服)—華寶地毯廠(世紀大廈)—華夏集團—火汽車站(豪業(yè)圣迪廣場)—經(jīng)區(qū)仁濟大藥店(蒿泊東來順大酒店)—長城大修廠—泰浩建設集團(泰浩大廈)—鑫通汽修汽貿(mào)(明通衡器公司)(共29站)……101路有人售票小商品市場—劉家臺威海城郊公交公司威建文化名居(小商品市場)—會計學校(福彩中心)—豐盛園酒樓(新傲文苑學?？偛?—凱迪帕沃華通—三聯(lián)家電(蘭花文體超市)—西門曙光男科醫(yī)院(公交裝飾材料市場)—農(nóng)貿(mào)市場—迪尚國際(三劍服裝材料設備有限公司)—中國人民保險公司(正大機電公司)—海運學院—蘭花辦公用品(雅苑大酒店)—特乙甲家居廣場(拜占庭裝飾總部)—骨科醫(yī)院(中國聯(lián)通)—銀座家居(廣東雙興裝飾威?？偛?—海警支隊—中國鐵通—會展中心—太平保險有限公司—輪胎廠—金谷房地產(chǎn)—好家園裝飾城(托羅西服)—華寶地毯廠(世紀大廈)—華夏集團—火汽車站(豪業(yè)圣迪廣場)—經(jīng)區(qū)仁濟大藥店(蒿泊東來順大酒店)—長城大修廠—泰浩建設集團(泰浩大廈)—鑫通汽修汽貿(mào)(明通衡器公司)—公交一公司—泰威彩印(榮源鋼材)—博通熱電—藍山小鎮(zhèn)(宋家洼)—海翔保健品公司—工友集團—溫泉醫(yī)院—鑫泉小區(qū)—虎山—欒家店—雅家莊—山花集團—河西—嘉禾苑小區(qū)—溫泉湯—盛美乳業(yè)—劉家臺(共45站)121路有人售票小商品市場→后亭子威海城郊公交公司威建文化名居(小商品市場)—會計學校(福彩中心)—豐盛園酒樓(新傲文苑學校總部)—凱迪帕沃華通—三聯(lián)家電(蘭花文體超市)—西門曙光男科醫(yī)院(公交裝飾材料市場)—農(nóng)貿(mào)市場—迪尚國際(三劍服裝材料設備有限公司)—中國人民保險公司(正大機電公司)—海運學院—蘭花辦公用品(雅苑大酒店)—特乙甲家居廣場(拜占庭裝飾總部)—骨科醫(yī)院(中國聯(lián)通)—銀座家居(廣東雙興裝飾威?？偛?—海警支隊—中國鐵通—會展中心—太平保險有限公司—輪胎廠—金谷房地產(chǎn)—好家園裝飾城(托羅西服)—華寶地毯廠(世紀大廈)—華夏集團—火汽車站(豪業(yè)圣迪廣場)—經(jīng)區(qū)仁濟大藥店(蒿泊東來順大酒店)—長城大修廠—泰浩建設集團(泰浩大廈)—鑫通汽修汽貿(mào)(明通衡器公司)—公交一公司—泰威彩印(榮源鋼材)—博通熱電—藍山小鎮(zhèn)(宋家洼)—海翔保健品公司—工友集團—溫泉醫(yī)院—鑫泉小區(qū)—虎山—欒家店—雅家莊—山花集團—河西—嘉禾苑小區(qū)—溫泉湯—盛美乳業(yè)—后亭子(共45站)……現(xiàn)有公交線路地理分布圖將現(xiàn)有公交線路按照通過重要換乘站點情況進行分類分布，運用Mapinfo軟件進行繪圖來表示。MapInfo是美國MapInfo公司的桌面地理信息系統(tǒng)軟件，是一種數(shù)據(jù)可視化、信息地圖化的桌面解決方案。它依據(jù)地圖及其應用的概念、采用辦公自動化的操作、集成多種數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、融合計算機地圖方法、使用地理數(shù)據(jù)庫技術、加入了地理信息系統(tǒng)分析功能，形成了極具實用價值的、可以為各行各業(yè)所用的大眾化小型軟件系統(tǒng)。MapInfo含義是“Mapping+Information(地圖+信息)”即：地圖對象+屬性數(shù)據(jù)。以高技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的換乘站“威韓商城”以及老城區(qū)的“海港客運站”為例進行公交線路的電子地圖描述。威韓商城經(jīng)過“威韓商城”的公交線路有：7路，12路，29路，34路，48路以及85路。其中7路，12路，29路，34路，48路為常規(guī)公交線路，85路為小公共汽車線路。用Mapinfo繪制各條線路如下：7路車線路顯示如圖3-2所示。圖3-27路公交車線路示意圖12路車的線路如圖3-3所示。圖3-312路公交車線路示意圖29路線路如圖3-4所示。圖3-429路公交車線路示意圖34路公交線路如圖3-5所示。圖3-534路公交車線路示意圖48路線路如圖3-6所示。圖3-648路公交車線路示意圖將以上線路在同一張地圖上表示，如圖3-7所示。圖3-7經(jīng)過“威海商城”的公交車線路示意圖從圖上可以看出以上線路均通過“威韓商城”，線路覆蓋了旅游度假區(qū)，高技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，老城區(qū)，竹島以及經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)。海港客運站經(jīng)過“海港客運站”的公交線路有：1路，7路，9路，13路，16路北線，16路南線，26路，85路。其中1路，7路，9路，13路，16路北線，16路南線，26路為常規(guī)公交線路，85路為小公共汽車線路。用Mapinfo繪制各條線路如下：1路公交線路如圖3-8所示。圖3-81路公交車線路示意圖7路公交線路如圖3-9所示。圖3-97路公交車線路示意圖9路公交線路如圖3-10所示。圖3-109路公交車線路示意圖13路公交線路如圖3-11所示。圖3-1113路公交車線路示意圖16路公交線路如圖3-12所示。圖3-1216路公交車線路示意圖26路公交線路如圖3-13所示。圖3-1326路公交車線路示意圖在同一張圖上表示上述線路，如圖3-14所示。圖3-14經(jīng)過“海港客運站”的公交車線路示意圖從圖上可以看出以上線路均通過“海港客運站”，線路覆蓋了旅游度假區(qū)，高技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，老城區(qū)，竹島，經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)以及孫家疃。對于“威韓商城”和“海港客運站”這兩個換乘站間，除了7路公交車(85路小公共)可以直接聯(lián)通兩個站點外，其余線路均需要換乘才能實現(xiàn)聯(lián)通。對于各個需要換乘的線路，如何選擇合適的換乘方案，我將列寫鄰接矩陣，用鄰接矩陣進行推算，通過矩陣的直接結果來判斷方案的最優(yōu)。公交換乘鄰接矩陣列寫及推算對已經(jīng)調(diào)查得出的公共交通線路網(wǎng)絡基礎數(shù)據(jù)進行整理。在考慮換乘次數(shù)因素時，考慮把公交線路作為鄰接矩陣的頂點。線路有共同的換乘站點時，矩陣元素標記為1，否則為0。再根據(jù)布爾法則進行推算，求出各站線通達所需的換乘次數(shù)。其中，選取火汽車站、海港客運站、華聯(lián)商廈、萊海、威韓商城、特乙甲家居廣場、實驗中學等重要出行站點作為研究的主要對象進行線路換乘研究。具體推導過程運用VisualFoxPro編程實現(xiàn)。VF是微軟推出的數(shù)據(jù)庫軟件visualfoxpro的簡稱，VisualFoxPro中的Visual的意思是“可視化”，該技術使得在Windows環(huán)境下設計的應用程序達到即看即得的效果。VisualFoxPro面向對象的開發(fā)環(huán)境使得無論是組織信息、運行、查詢、創(chuàng)建集成的關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，還是編寫數(shù)據(jù)庫管理應用程序，都變得十分輕松。具體程序如下：Fori=1tonForj=1tonA(i,j)=0Fork=1tonA(i,j)=a(i,j)+b(i,k)*c(k,j)EndforIfa(i,j)=0ElseA(i,j)=1EndifEndfor當Ar—1=Ar時，我們就得到可達矩陣，運算結束。比較兩個矩陣相同，我們可以采用兩個數(shù)組相應元素相減的差，是否為0進行判斷，如果都為0，則兩矩陣相等，最后的矩陣就是可達矩陣，否則，表明仍需進一步計算換乘次數(shù)加1的矩陣情況。用VF編程如下：same=.t.&&定義標識變量FORi=1tonForj=1tonIfB(i,j)—C(i,j)=0loopElse?"B、C兩矩陣不同"same=.f.exitEndifEndforIfsame=.f.ExitEndifEndfor公交換乘系統(tǒng)線路鄰接矩陣列寫及推算舉例以“換乘次數(shù)”為考慮因素，該過程選取“威韓商城”及“海港客運站”兩個站點間的線路換乘為例進行鄰接矩陣的列寫及推算。其他線路換乘矩陣見附錄。根據(jù)上一部所示的公交線路情況，按公交線路名稱順序列寫初始鄰接矩陣如下：(3-1)對其進行推導得出：(3-2)從初始數(shù)據(jù)及鄰接矩陣和中可以看出：7路公交線路及85路公交線路可以直接聯(lián)通“威韓商城”和“海港客運站”。12路與1、7、9、16、26路需要換乘一次，與13路需要換乘兩次；29路與7路需要換乘一次，與1、9、13、16、26路需要換乘兩次；34路與16路需要換乘一次，與1、9、13、26路最少需要換乘兩次；48路與7路需要換乘1次，與1、9、13、16、26路最少需要換乘兩次。公交換乘系統(tǒng)線路鄰接矩陣列寫對全市經(jīng)過各重要換乘站點的常規(guī)公交線路列寫鄰接矩陣，如圖3-15所示。首行元素表示線路名稱；兩條線路有相同換成站時矩陣元素為1，否則為0。圖3-15全市常規(guī)公交線路初始鄰接矩陣公交換乘系統(tǒng)時間鄰接矩陣列寫及推算由于時間因素中包含車輛行駛時間，換乘站等候時間，由出行點到換乘站步行時間等構成，可能會遇到路段上的延誤及交叉口延誤等，使得時間因素具有很大的偶然性，所以，這里不將時間因素作為換乘中的最主要的考慮因素，在此簡單舉例說明對于時間因素鄰接矩陣的應用方法。例如：威韓商城——實驗中學通過威韓商城的公交線路有：7路、12路、29路、34路、48路、85路通過實驗中學的公交線路有：1路、4路、5路、13路、19路、23路、26路、32路、33路、84路假設乘7路公交車，在“華聯(lián)商廈”換乘其他公交線路至實驗中學，可以選擇的方案有：1路、4路、10路、13路、23路、26路、32路、33路當?shù)溶嚂r間3min時，設矩陣元素為1，否則為0。根據(jù)這個原則，對時間因素列寫鄰接矩陣為：(3-3)(3-4)其中各線路的發(fā)車間隔為：1路：發(fā)車間隔6min；4路：發(fā)車間隔20min；10路：發(fā)車間隔6min；13路：發(fā)車間隔9min；23路：發(fā)車間隔6min；26路：發(fā)車間隔30min；32路：發(fā)車間隔20min；33路：發(fā)車間隔17min。可以看出，1路、10路、13路、23路相對為較優(yōu)的換乘選擇。公交換乘系統(tǒng)評價評價是按照一定的評價準則與方法，對被評價對象從某一方面或各方面的綜合狀況做出優(yōu)劣評定。在交通規(guī)劃過程中，評價是非常重要的工作，起承上啟下的作用。公交換乘系統(tǒng)評價指標體系建立公交換乘系統(tǒng)評價指標建立的原則(1)科學性原則建立的評價指標必須科學合理地反映城市公交換乘樞紐的技術性能、經(jīng)濟、技術和環(huán)境效益[23]。(2)可比性原則評價不是監(jiān)測。監(jiān)測只需要對某一個個體進行客觀描述，不涉及價值體系，而評價必須以價值為依據(jù)考察不同個體之間、個體與標準之間的相對優(yōu)劣，因此，必須在平等可比的價值體系下才能進行，否則無法判斷不同城市公交換乘樞紐的相對優(yōu)劣，同時，可比性必須有可測性，沒有可測性的指標難以比較，所以評價指標要盡量建立在定量基礎上。(3)綜合性原則單指標只能從一個側面反映系統(tǒng)的特性，而一個評價指標體系應該力求全面反映評價對象的特征性能，公交換乘樞紐的評價指標體系應可靠地反映公交換乘樞紐系統(tǒng)性能效益與影響，但是公交換乘系統(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng)，做到這一點非常困難。(4)可靠性原則評價指標必須定義明確，目標明確，簡單實用。(5)協(xié)調(diào)性原則綜合評價的指標比較多，所有指標應該是彼此相容的，而不是相互矛盾、相互對立的。公交換乘系統(tǒng)具體評價指標在威海市的公交換乘系統(tǒng)中，公交線路多達百條，換乘站點又極多，居民難以掌握這個復雜龐大的系統(tǒng)。而構建一個合理、快捷的公交換乘系統(tǒng)則可以很好的組織居民的出行活動。在換乘過程中，首先要了解乘客出行時所考慮的因素，通過對乘客出行心理、行為的研究來確定模型的優(yōu)化目標和約束條件。按照傳統(tǒng)的想法，乘客總是選擇從起始點到終點的最短路徑。但在大部分的城市公交網(wǎng)絡模型中。最短距離并不是決定公交線路選擇的唯一因素，其它因素也是十分重要的影響因素。根據(jù)科學、可比性、綜合性、可靠性和可調(diào)性原則，綜合威海市的公交換乘網(wǎng)絡，建立以下幾個評價指標：①換乘次數(shù)：指乘客在完成一次出行過程中所換公交車的次數(shù)。②出行距離：包括車上距離和車外距離，車外距離指的是乘客為了乘車而步行的距離。③出行耗時：指乘客在一次出行過程中所需的時間，它也包括車上和車外部分，車外耗時除了在車外距離部分所耗的時間外還包括在車站等車的時間。④出行費用：指的是乘客在完成一次出行過程中所花的車費。針對實際的公交換乘要求，結合威海市公交線路的實際情況，本文運用鄰接矩陣法實現(xiàn)公交換乘數(shù)據(jù)模型，對其結果進行系統(tǒng)合理的評價。在評價過程中將選取兩個重要換乘站的出行方案進行詳細評價來闡述這個換乘評價系統(tǒng)。公交換乘系統(tǒng)評價公交換乘系統(tǒng)評價舉例針對實際的公交換乘系統(tǒng)，以“威韓商城—海港客運站”為例，按照各個評價指標進行評價。(1)換乘次數(shù)由換乘矩陣結果可以看出：7路及85路公交車不需要換乘即可實現(xiàn)兩個換乘站點的聯(lián)通；12路與1、7、9、16、26路需要換乘一次，與13路需要換乘兩次；29路與7路需要換乘一次，與1、9、13、16、26路需要換乘兩次；34路與7、16路需要換乘一次，與1、9、13、26路需要換乘兩次；48路與7路需要換乘一次，與1、9、13、16、26路需要換乘兩次。可以看出，根據(jù)這個評價指標7路與85路是最佳方案。(2)出行耗時由時間鄰接矩陣結果可以看出：其中7路及85路耗時最短；其次為12路換乘7路，換乘16、26路，12路換乘1路、9路、13路；其他換乘方案均比選擇7路、85路出行耗時長。其中7路與85路出行耗時幾本相當。所以，從“出行耗時”指標考慮，7路85路為最佳方案。(3)出行費用出行費用與線路本身的費用及換乘次數(shù)有直接關系。其中1路、7路、9路、13路、16路、26路的票價為1元，85路的票價為1.5元。所以，當與常規(guī)線路換乘一次時票價為2元，換乘兩次時票價為3元，與85路公交換乘一次時為2.5元……由此可以看出，7路為單次出行費用最低的選擇方案。(4)出行距離由Mapinfo所繪制的線路示意圖上可以測量出各條線路的長度，由測量結果分析得出從“威韓商城—海港客運站”，距離最短的出行方案是7路及85路公交線路的行駛距離。所以，根據(jù)出行距離這個評價指標評價得出，7路及85路為最佳選擇方案。綜合以上四個評價指標可以得出，從“威韓商城—海港客運站”，7路為最佳的出行方案。威海市公交換乘系統(tǒng)整體評價威海市現(xiàn)有公交線路狀況為：1路—56路為常規(guī)公交線路，80路—100路為市內(nèi)小公共汽車，101路—121路為城郊線路。威海市路網(wǎng)沿北部及東部海岸線呈帶狀分布，中部地區(qū)為山嶺區(qū)，沒有交通道路分布。該路網(wǎng)分布主要集中在沿海地帶，尤其是與老城區(qū)毗連的高技術開發(fā)區(qū)、竹島等位于城市中心部位的大區(qū)交通分布十分密集。威海市的商貿(mào)活動主要集中于老城區(qū)，而教育部門及哈工大、山大等高校主要位于高技術開發(fā)區(qū)，火車站及客運總站位于經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的西南部，使得這些區(qū)域人口分布密集，而且這些大區(qū)的交通發(fā)生量也較大。而孫家疃，經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的東部的交通量明顯少于老城區(qū)及高技術開發(fā)區(qū)。從路網(wǎng)分布上可以看出路網(wǎng)在中心區(qū)過于集中，而周邊區(qū)域則相對分布稀疏。從公交線路的覆蓋面來看，基本上覆蓋了整個威海市的交通出行區(qū)域。從線路分布圖上來看，南北向(從老城區(qū)—經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū))的公交線路相對較多，東西向(從旅游度假區(qū)—孫家疃)的公交線