浅析《交通规划》课程中增长系数法的教学改革

2020-11-21中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

物流科技 2020年11期

王璞（中南大学交通运输工程学院，湖南长沙410075）

WANG Pu(School of Traffic and Transportation Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)

《交通规划》课程是交通工程专业与交通运输专业的核心课程。“四阶段法”是《交通规划》课程的核心教学内容，其中增长系数法是四阶段法中“交通分布”阶段的重要方法。增长系数法的教学模式大多聚焦于方法技术的讲解和简单算例的计算，忽视了对增长系数法原理的深入讨论，不利于学生对该方法深入理解、灵活应用。本文从增长系数法的教学内容和教学方式方面提出若干教学改革建议。

1 教学内容深化

1.1 收敛性判断

增长系数法在现状分布交通量给定的情况下，预测将来的分布交通量，通过设置误差常数ε 控制算法迭代次数[1]，主要适用于中短期交通需求分布预测。根据增长函数的不同，增长系数法分为常增长系数法、平均增长系数法、底特律（Detroit）法、福莱特（Fratar）法和弗尼斯（Furness）法。增长系数法的传统教学模式大多忽视了对增长系数法原理的深入讨论。为了使学生深入理解增长系数法的算法原理，应鼓励学生编写增长系数法的计算机程序，探索不同误差常数ε 下的增长系数法收敛特性。表1 为教材给定的现状OD 表及规划年各小区的发生和吸引交通量[1-2]，表2 为各类增长系数法的迭代次数。由表2 可知，各类增长系数法的迭代次数均随误差常数ε 的减小而增大。正如教材中所指出的，福莱特法比其它几种增长系数法收敛速度快很多。借助计算机程序，学生可以更直观地了解福莱特法的高效性。教材案例设定的误差常数较大（ε=0.3%），各类增长系数法仅迭代1～3 次就达到收敛，方便学生手算。然而，随着误差常数的减小，计算量逐渐增大，难以通过手算达到收敛，而借助计算机能快速、高效地分析各类增长系数法的收敛特性。

1.2 底特律法的原理解释

提升学生对增长系数法原理的理解深度，达到既会应用、又懂原理的教学效果，不仅可以培养学生的主动思考能力，还能提高学生的创新能力。以底特律法为例，在教学改革中加入方法原理的探讨环节，有助于提升教学质量。如图1 所示，为小区i的出行发生量增长系数，小区i的发生交通量被其他小区吸引，小区j对小区i发生交通量的吸引能力不仅取决于小区j的出行吸引量增长系数，还取决于整个研究区域的出行生成量增长系数X/Tm。换句话说，小区j对小区i出行者的吸引能力能否增加，不仅取决于小区j自身出行吸引能力的增长，还取决于小区j的出行吸引增长速度是否快于整个区域的出行吸引增长速度。

表1 现状OD 表及规划年各小区的发生和吸引交通量

表2 各种增长系数法迭代效率对比

2 教学方式创新

针对增长系数法教学内容的深化及拓展，与之对应的教学方式也应做出适当的调整，具体改革建议如下：

（1）教学不局限于教材手算算例，指导学生利用C 语言或Python 语言编写增长系数法的计算机程序。进入大数据时代，很多交通工程领域的方法技术创新都借助大数据和计算机的应用[3]。鉴于计算机在交通工程实践中的重要作用，编写计算机程序分析增长系数法收敛的全过程，研究各类增长系数法的收敛特性，加强学生对增长系数法算法步骤的理解，提升学生的计算机编程能力。

（2）增加课堂互动环节，提高学生学习的主动性。采用互动教学方式可促进学生从被动接收知识转变为主动探索知识[4]；交互式教学还能及时将教学效果反馈给教师，方便教师根据实际情况更新调整教学手段和教学进度。增长系数法是交通规划课程中的一个教学难点，借助交互式教学模式，可以有效提升学生对增长系数法的理解和应用能力。