馮煥煥，　鄧建華

(蘇州科技大學(xué) 土木工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215011)

0　引　言

“城市客運(yùn)交通”是交通工程專業(yè)的一門主干專業(yè)課程。在愈加倚重于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能終端等技術(shù)進(jìn)行公共交通系統(tǒng)規(guī)劃與管理的今天，由于缺乏信息化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，許多貼近工程實(shí)踐的常規(guī)公交規(guī)劃與運(yùn)營管理類問題在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以表達(dá)和分析，容易導(dǎo)致學(xué)生理論脫離實(shí)際。所以，更新該課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法是必要的。

本文結(jié)合多年相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及對工程實(shí)踐的探索和研究，將先進(jìn)的規(guī)劃軟件作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具，構(gòu)建出完全基于TransCAD系統(tǒng)的常規(guī)公交規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路與方法，使學(xué)生能夠觀察公交運(yùn)行和客流規(guī)律、研究公交現(xiàn)狀水平、探索公交線路(線網(wǎng))優(yōu)化的過程，同時(shí)推動(dòng)城市客運(yùn)交通課程中城市常規(guī)公交方向?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革與建設(shè)。

1　常規(guī)公交規(guī)劃教學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系

1.1　常規(guī)公交規(guī)劃教學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)及目標(biāo)分解

許多專家都強(qiáng)調(diào)指出，交通工程專業(yè)的工科性質(zhì)決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性[1-4]，交通工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)近年來多次參照中國工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[5]，對城市公共交通實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本框架給予充分研討。

工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中明確，培養(yǎng)人才應(yīng)體現(xiàn)產(chǎn)出導(dǎo)向(OBE)原則，在提出的12個(gè)達(dá)成度評(píng)價(jià)點(diǎn)中包含：“畢業(yè)學(xué)生能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效結(jié)論的能力[5-6]”。

根據(jù)上述理念和課程培養(yǎng)目標(biāo)要求，提出了基于TransCAD的常規(guī)公交規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1常規(guī)公交規(guī)劃教學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)與目標(biāo)分解

1.2　常規(guī)公交規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)與知識(shí)結(jié)構(gòu)關(guān)系

建構(gòu)主義最近發(fā)展理論認(rèn)為，應(yīng)強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳遞的有效性，使學(xué)生易于建構(gòu)知識(shí)單元[7-9]。因此，我們在設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，把能力目標(biāo)培養(yǎng)分成四個(gè)部分，形成相互聯(lián)系的統(tǒng)一整體，也體現(xiàn)了知識(shí)支撐結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性。

(1) 基礎(chǔ)理論應(yīng)用能力。學(xué)生應(yīng)掌握與常規(guī)公交相關(guān)的基本概念、理論模型的含義等基礎(chǔ)知識(shí)，這是認(rèn)識(shí)常規(guī)公交的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)對基礎(chǔ)知識(shí)的驗(yàn)證和直觀表達(dá)。

(2) 公交信息采集及分析能力。幫助學(xué)生建構(gòu)公交數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容、方法與手段等知識(shí)，實(shí)驗(yàn)要求結(jié)合具體的公交線網(wǎng)或線路設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案。

(3) 公交現(xiàn)狀評(píng)價(jià)能力。培養(yǎng)學(xué)生在復(fù)雜交通環(huán)境下的數(shù)據(jù)分析處理能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及公交線網(wǎng)或線路存在問題的分析與評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)不再是簡單的參數(shù)分析，更具綜合性。

(4) 公交優(yōu)化及方案分析能力。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用公共交通理論和技術(shù)手段解決工程實(shí)踐問題的能力，并能提出解決問題的優(yōu)化方案[10]。該層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求有一定的創(chuàng)新和探索空間[11-12]。

以上四部分構(gòu)成了完整實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)體系，體現(xiàn)了知識(shí)結(jié)構(gòu)相互聯(lián)系，知識(shí)單元相互支撐。

2　常規(guī)公交規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法

2.1　實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

TransCAD是一套將GIS和交通需求預(yù)測模型有機(jī)結(jié)合的交通規(guī)劃軟件，具有強(qiáng)大的公交數(shù)據(jù)分析能力[13-14]。本研究構(gòu)建出基于TransCAD的常規(guī)公交規(guī)劃課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建立了一套能讓學(xué)生直接從調(diào)查數(shù)據(jù)分析與處理到優(yōu)化、評(píng)價(jià)等全過程動(dòng)手參與的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋常規(guī)公交分析的三大主體內(nèi)容，即網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性能分析、經(jīng)濟(jì)效益水平分析、運(yùn)營服務(wù)水平分析。

2.2　實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

基于TransCAD 的常規(guī)公交規(guī)劃課程實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)方法上要適應(yīng)軟件平臺(tái)流程化、操作規(guī)范化、智能化及特別適合自學(xué)的特點(diǎn)。在教學(xué)設(shè)計(jì)上，實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)根據(jù)內(nèi)容難易程度采取統(tǒng)一指導(dǎo)、難點(diǎn)引導(dǎo)的原則，在整個(gè)過程中體現(xiàn)以學(xué)生為主體，倡導(dǎo)自主獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法[15-16]。

實(shí)驗(yàn)教師實(shí)驗(yàn)前首先結(jié)合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，采用典型案例統(tǒng)一講解的講授方式，并適當(dāng)拋出工程實(shí)踐中典型的應(yīng)用問題，引導(dǎo)學(xué)生思考并根據(jù)相關(guān)問題自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如：創(chuàng)建公交網(wǎng)絡(luò)，評(píng)價(jià)公交現(xiàn)狀，改善設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，如公交線路的調(diào)整、公交站臺(tái)合并(或位置的改變)、發(fā)車間隔的改變等，并通過對軟件參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整來實(shí)現(xiàn)，直觀展示不同管理和控制方案的影響效果。鼓勵(lì)同學(xué)間協(xié)同設(shè)計(jì)，多措并舉，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加豐富。

3　基于TransCAD的常規(guī)公交規(guī)劃實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

單條常規(guī)公交線路是構(gòu)成城市常規(guī)公交線網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為了便于描述，以下僅對單條常規(guī)公交線路規(guī)劃、評(píng)價(jià)及優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3.1　實(shí)驗(yàn)安排與準(zhǔn)備

本實(shí)驗(yàn)一般緊接理論課程教學(xué)結(jié)束之后安排，學(xué)時(shí)數(shù)為20學(xué)時(shí)，其中4學(xué)時(shí)為前期公交調(diào)查，16學(xué)時(shí)進(jìn)行本平臺(tái)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)先熟悉實(shí)驗(yàn)任務(wù)書和指導(dǎo)書、教師自制的TransCAD軟件中常規(guī)公交規(guī)劃部分視頻教學(xué)資料、已獲取的公交調(diào)查數(shù)據(jù)(如公交線路走向、站點(diǎn)名、運(yùn)行速度、發(fā)車間隔、票價(jià)、車載容量、站點(diǎn)上下車人數(shù)、站點(diǎn)上下車時(shí)間、非公交旅行時(shí)間等)。此外，還需要準(zhǔn)備好相關(guān)路網(wǎng)規(guī)劃中的道路類型、設(shè)計(jì)車速和通行能力等。以蘇州市307路公交線路為例，基本信息如表1，部分站點(diǎn)的高峰時(shí)段所需屬性數(shù)據(jù)表如表2。

表1　307路公交線路的基本信息

3.2　實(shí)驗(yàn)流程

表2　公交307路部分站點(diǎn)高峰時(shí)段屬性數(shù)據(jù)列表

圖2實(shí)驗(yàn)流程圖

對既有常規(guī)公交線路評(píng)價(jià)、優(yōu)化是公交規(guī)劃的兩類典型問題，也是目前城市公交管理部門最關(guān)心的問題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要求易獲取，實(shí)驗(yàn)過程要求易操作，便于學(xué)生理解，實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)如圖2所示。其中對現(xiàn)狀公交線路評(píng)價(jià)時(shí)可以取公交線路的長度、公交線路的非直線系數(shù)、公交車站服務(wù)面積覆蓋率等評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過對公交線路OD矩陣的反推可以獲取公交線路的斷面流量用于公交線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件運(yùn)行效果如圖3～4所示。

圖3　公交車站服務(wù)面積覆蓋范圍圖　　　　圖4　公交線路斷面流量圖

3.3　實(shí)驗(yàn)成果表達(dá)

從實(shí)驗(yàn)流程可以看出，學(xué)生需要完成從前期信息采集與分析、公交線路設(shè)計(jì)、模型運(yùn)算分析到線路評(píng)價(jià)的完整過程，指導(dǎo)教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，最終由學(xué)生提出公交線路優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對實(shí)驗(yàn)成果質(zhì)量的考量，指導(dǎo)教師可以從兩個(gè)方面來衡量：① 實(shí)驗(yàn)對象公交線路長度、非直線系數(shù)、公交車站服務(wù)面積覆蓋率是否滿足規(guī)范要求，如不滿足應(yīng)如何優(yōu)化？② 實(shí)驗(yàn)對象公交線路優(yōu)化前后，路段不均勻系數(shù)、時(shí)間不均勻系數(shù)、方向不均勻系數(shù)等是否均衡合理。如果不合理應(yīng)如何調(diào)整行車計(jì)劃？

4　結(jié)　語

基于TransCAD的常規(guī)公交規(guī)劃課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)與分析課程知識(shí)結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法與教學(xué)手段結(jié)合緊密，使學(xué)生深入了解公交規(guī)劃的方法及公交優(yōu)化過程，在促進(jìn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)和改革的同時(shí)也能有效推進(jìn)學(xué)生對工程實(shí)踐中先進(jìn)規(guī)劃手段的了解，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，拓展其專業(yè)視野，激發(fā)其創(chuàng)新靈感。符合當(dāng)今智能時(shí)代背景下社會(huì)對公交規(guī)劃管理人才的培養(yǎng)要求。

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