城市公交管理信息系统设计

都市公交管理信息系统设计

随着我国国民经济H勺迅速发展和都市化进程的加快，如何解决都市公交管理

问题已经成为都市可持续发展的一种重要课题。都市公交管理问题是一种系统工

程，常用口勺经验性的措施是不能完全解决问题的泌须运用科学的、系统的措施来

解决。近年来，运用数字化技术特别是GIS技术来解决交通领域的空间数据解决

和规划分析等问题己经成为交通管理信息化的•种重要手段。

为了便于管理这些公交信息，同步也为了以便公交乘客的出行，本文开发了都

市公交管理信息系统。该系统不仅可以以便地查询到都市的公交站点、道路和公

交线路，其中最重要H勺一种功能是在乘客给出起点和终点后，自动计算出最优H勺乘

车路线，设计出合理而有效H勺算法，并且可以在一定限度上,使公交客流分派更加

合理。

-：功能需求分析

（1）对于市内对公交线路不太熟悉的居民以及外地旅客来说,他们在以公交

方式出行时，在选择公交线路和乘行方案方面存在着很大日勺盲目性,而该系统除了

可觉得出行者提供公交线网基础信息、线路运营信息外，还可以将几种通过计算

机分析的最佳出行线路及换乘方案推荐给出行者，通过对乘客选择线路进行合理

引导,减少乘客的出行廷误，从而提高整个公交线网的运营效率。

（2）对于都市公交管理部门来说，应当是在快捷、以便、舒服、经济地实

现人的移动口勺经营活而中，使公共交通管理达到经济效益、社会效益和环境效益

的统一，适应市场经济体制口勺建立，适应改革与发展。运用该系统GIS的专项地图

可以显示出•种都市或•种地区日勺交通事故分布、交通违章分布、道路的现状和

道路规划等专项状况，为交通管理部门提供一种直观日勺决策分析工具。在交通运

营管理中，运用GIS技术的网络分析，缓冲分析等功能可以很直观地反映一种都市

的公交网络覆盖状态，分析公交线路设立与否合理,评价公交站点选址与否科学

等。

（3）经济效益的好坏是评价一种公司成败的核心。固然，对于都市公交公

司来讲也不例外，众所周知，都市公交公司口勺经营和发展受多种环境因素和内部

条件制约,如政府政策、都市人口数量、居民消费需求、都市交通构造等,以及公

司资产状况、产权体制、经营管理者水平、技术创新能力等。而经营管理是众多

因素中最重要的一种。该系统可以协助公司的管理部门拟定乘客的地理分布以及

拟定公交线路和站点附近的人口，出行流量,线路上公交车辆的满载率，道路交通

状况等因素,从而以便了公司对公交线路H勺规划以及线路上公交车辆日勺投放量日勺

部署。

二：系统构造设计

2.1都市公交管理信息系统总体构造

都市公交管理信息系统旨在通过GIS技术在都市公交交通管理信息中的应

用，提高都市公共交通综合管理水平，为政府科学决策提供根据。系统功能构造如

下图所示。

都市公交管理信息系统

(1)途径查询：为乘客日勺公交出行提供精确、及时、优化的公交信息服务。

(2)出行预测：公交出行需求预测可用于从宏观上指引都市公交发展，尽量

使都市公交规模与都市规模相匹配。

(3)路网显示：可以直观显示都市公共交通发展规模、场站布置和线路布设。

(4)公交覆盖:公交服务口勺覆盖性及以便舒服性是出行者选择公共交通方式

的重要因素。

(5)交通服务:重要内容涉及居民出行指南和交通项目上报审批服务。

(6)地图管理:重要内容涉及地理信息系统中常用的|操作与分析工具等功能,

如地图放大、缩小、图层控制、地图打印以及对道路、物点、区域等地图信息进

行编辑和修改等。

2.2都市公交管理信息系统在几种重要模块中的具体设计

2.2.1途径查询系统

途径查询系统开发日勺目日勺是为乘客欧I公交出行提供精确、及时、优化的公交

信息服务。系统向乘客提供公交信息H勺动态走向，生成出行辅助计划，对乘客H勺出

行进行积极而合理的引导，最大限度上以便乘客,从而将无序的交通出行变得有序,

优化客流分布，提高公交线网的运营效率，同步将该系统投入实际应用也是提高都

市形象口勺一项重要举措。

A.该系统日勺具体开发思路如下：

①公交乘客对既有的公交站点、公交线路、运营计划进行查询。

②公交乘客输入任意出行起点、终点，系统在相应H勺约束条件下，查找搜索出

最优公交出行途径集和换乘方案，最后以图表的形式反馈给乘客。

③公交部门管理人员可根据站点、线路日勺变更，运营调度计划的调节,及时更

新系统的公交线网，对与公交有关口勺其他基础数据进行以便口勺管理和维护。

B.系统具体简介

①途径查询系统的开发过程见下图：

创

(建

苏

适

基

州

合

础

市

公

图

道

系

交

形

路

统

网

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网

前

的

据

图

完

)敦

善

据

结

枸

②途径查询系统口勺功能

途径查询系统重要服务于公交出行者。对于市内对公交线路不太熟悉的居民

以及外地旅客来说，他们在以公交方式出行时，在选择公交线路和乘行方案方面存

在着很大的盲目性，而该问路系统除了可觉得出行者提供公交线网基础信息、线

路运营信息外，还可以将几种通过计算机分析的最佳出行线路及换乘方案推荐给

出行者，通过对乘客选择线路进行合理引导，减少乘客H勺出行延误,从而提高整个

公交线网的运营效率。

C.该查询系统啊整个分析决策过程如下：

(1)顾客通过在苏州市区图上点击的方式或通过对话框选择的方式,向系统

输入出行的起点和终点。

(2)系统收到输入信息后，分别在系统的地图和数据库中寻找与出行起点和

终点相应的地理编码和属性数据,并将其输入至分析模块中。

(3)根据地理编码和属性数据,在公交线网中，分别在以起点和终点为中心的

一定半径范畴内,寻找公交站点，并通过对比分析，拟定有效站点。

(4)根据最短路数学模型在公交线网上搜寻最优出行方案，并将该成果输出,

显示公交线路走向、所经站点及运营信息。

(5)系统分析过程如下图：

起

点

分

线

终

析

蹈

用点

决

推

定

策

户荐

位

一

D.此途径查询系统采用的算法

最短路数学模型是该问路系统欧I核心，目前，较多采用的Digkstra算法反复计

算多,速度慢，不适合公交网络的I特点。通过反复的分析研究，我们采用链表技术对

D算法进行了修正，使之适合我国日勺公交网络特点创立了一种新日勺D算法修正模

型，它对于此后其他公交网络的分析研究也具有一定的借鉴作用。具体算法流程

图如下：

2.2.2出行数据预测

公交系统的好坏直接影响着整个都市交通运送系统的交通状况。而公交需求

预测是进行都市公交规划、建设、管理与控制H勺基础，是拟定都市公共交通发展

规模、布置场站和布设线路的根据,可用于从宏观上指引都市公交发展，尽量使都

市公交规模与都市规模相匹配。

本系统是根据土地运用、人口密度和公交站点覆盖率拟定各社区的公交分担

率,再进行公交出行分布预测。将物理学中的熔概念引入交通状态分析中，进行公

共交通出行分布预测。

一方面根据都市发展水平，土地运用、人口密度和公交站点覆盖率拟定各交

通区的公交分担率，即可得到交通区的公交出行总量。假设区i的交通发生概率为

fi,区j日勺交通吸引概率为gj,区i日勺交通选择目的区j日勺选择概率为hij,上述数值可

分别由下式求出。

fi=Xi/X,(£jfi=l)

gj=Yj/X,(Ejgj=l)(1)

hij=Xij/Xi,(Ljhij=l)

式中:Xi为区i的公交出行发生量;Yj为区j的公交出行吸引量;Xij为交通区

i和j之间的公交出行量;X为全域日勺公交出行产生量。

使用上述概率及发生，吸引端的出行守恒条件可由式(2)式(3)表达：

Eihii=l(2)

Eifihij=gj(3)

以上两式相称于ZjXij=Xi和EiXij二Yj。假设交通区i、j之间日勺公交出行量

的先验概率qij由式(4)重力模型给定淇中,£qij=l。tij表达行驶时间,a和丫为

回归系数，可通过实测数据拟定。

qij=afigjt-yij(4)

不考虑先验概率，将总量为X日勺公交出行量任意分布到各社区之间产生的组

合数E可由式(5)表达：

E=X!/ninjXij!(5)

具体算法流程如下图：

基于最大埔原理的公交分布模型计算流程

运用该系统H勺GIS专项制图功能可以直观地反映出不同交通社区居民出行

量口勺大小。在系统开发中，居民出行量分布预测专项图（如下图所示）选用了等

级符号专项图类型，通过符号大小来表达不同的出行量大小，专项变量为交通社区

居民出行发生量大小。

2.2.3公交路网的显示

随着公交站点与公交路线日勺增长，不断增长数据库维护人员的难度，直接导致

了算法计算复杂性的增长。本文一方面充足运用GIS所具有日勺地理分析特性，设

计了一种简朴便于维护H勺数据构造。公交路网G=（NROUTE,ROAD）,N是公交站

点的集合,ROUTE是公交路线的集合,ROAD是都市道路集合（此集合的数据来自

于街道的中心线，并带有相应的属性信息如与否心行等，其重要是用于步行分析,

根据公交站点在道路中日勺位置，拟定乘客的I步行路线）。同步，合理地考虑了乘客日勺

出行心理，考虑到某些也许浮现日勺特殊状况，设计了一种更加人性化欧I并且面向

乘客的最优公交路线H勺判断原则。

具体的公交路网的拓扑关系见下图，图中涉及具体H勺公交站点、公交线路以

及道路日勺数据表（表1〜3）。表2中H勺站点编码n即是表1中的站点编码，其顺序是

按照该条线路的公交站点的前后顺序排列的，表2中口勺“与否单行”表达的是:当

一条公交线路的来、回所通过的公交站点不同步，则觉得其是两条线路。

题序号饿驯聪名称里蝌2站点网网...站削汹1

Line-I1儒否133

否

Liae-22滥234

公交路网拓扑关系

2.2.4公交交通服务覆盖

公共交通这种在时间和空间覆盖上的局限性决定了公交服务的覆盖性对人们

选择公交出行方式具有重要影响：只有存在公共交通服务，人们才会把公共交通

作为出行方式的选择之一。

公交服务的覆盖性重要体目前空间、时间、运力和信息4个方面：

公交服务的空间覆盖性一般指的是出行起点和终点口勺步行范畴内（一般取5

mni步行距离，即约400m半径范畴内）与否设有公交车站，并考虑线路诃的

换乘，公交线路与否四通八达。在公交线网密度较低的区域还应考虑在公交车站

的附近设立机动车和非机动车的停车区域以扩大公交车站的服务半径，提高公交

服务的空间覆盖率，使更多日勺人可以选择公共交通方式。

公交服务H勺时间覆盖性指H勺是公交车的发车频率和公交线路营运时间H勺长

短，它对出行者决定与否使用公交也有着重要的影响。公交车的发车频率越高，

乘客在车站口勺等待时间就越短，并且选择出行时间的灵活性也越强。公交线路营

运时间过短，大量发生在营运时间以外的出行只能采用公交以外的交通方式。

公交运力的I局限性也会影响公交服务的覆盖性。如果在车站候车时出行者无

法登上一辆已载满乘客日勺公交车时，公交服务运力覆盖率在此时此地就浮现了空

白。

在公交信息方面，乘客需要理解下辆车到站时间、票价，与否换乘等信息，

这些信息对外地人和不常常使用公交服务的人们尤为重要，如果无法获得这方面

的信息，他们就不太也许选择公共交通方式。可见公交服务在上述4个方面的覆

盖性缺一不可，只有在空间、时间、运力和信息同步覆盖的条件下，公共交通才

干成为出行方式日勺选择之一。

当公共交通成为出行方式的选择之一后，出行者还要考虑公交服务日勺以便舒

服性，它重要涉及车辆日勺乘载率、班次的可靠性、行车速度、乘车安全性、车辆

整洁舒服性等方面，是出行者在多种交通方式中最后选择公交方式的重要因素。

总之，只有在公交服务的覆盖性及以便舒服性达到一定限度的状况下出行者才会

选择公共交通方式。否则将选择其他的出行方式，如步行、自行车、私家车等。

公交覆盖率计算与研究

公交覆盖率的数学计算措施可描述为:选定某个交通社区，然后用该交通社区

内所有公交站点覆盖面积之和或者社区内公交车所通过欧J道路面积之和除以该

社区覆盖面积，所得的商值就是公交覆盖率值。以上措施波及到图形学中的多边

形求和及多边形的面积计算等问题，在实际操作时精确求解不规则多边形面积比

较麻烦，可以想象在一种较大规模的都市公交网络中,如果这些计算都采用人工进

行，将耗费很大的人力和物力，并且计算中很容易由错，精确度也不高。

采用GIS软件日勺图形化工具就可以有效日勺解决上述问题,在系统开发中，我们

采用了Mapinfo平台的MapX控件技术来完毕多边形面积计算及求和H勺工作。实

践表白:MapX的图形化工具拥有强大日勺图形实体分析和计算功能，启用MapX的

Selections对象和选择工具以及被选对象的Area等措施可以有效地实现多边形的

求和与求交计算。下图显示了系记录算某个交通社区H勺公交覆盖率值日勺操作。

三：系统的界面设计

系统提供可视化和谐界面，通过电子地图导引，使顾客能快捷的进入所需

要的面层和区域，完毕各项查询和规划工作。界面图如下:

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