基于TransCAD的常规公交规划实验教学设计

2018-04-11冯焕焕邓建华

实验室研究与探索 2018年2期

冯焕焕，　邓建华

(苏州科技大学土木工程学院，江苏苏州 215011)

0　引　言

“城市客运交通”是交通工程专业的一门主干专业课程。在愈加倚重于大数据、云计算、智能终端等技术进行公共交通系统规划与管理的今天，由于缺乏信息化实验平台，许多贴近工程实践的常规公交规划与运营管理类问题在常规实验教学中难以表达和分析，容易导致学生理论脱离实际。所以，更新该课程的实验内容和方法是必要的。

本文结合多年相关实验教学及对工程实践的探索和研究，将先进的规划软件作为实验教学工具，构建出完全基于TransCAD系统的常规公交规划实验教学的思路与方法，使学生能够观察公交运行和客流规律、研究公交现状水平、探索公交线路(线网)优化的过程，同时推动城市客运交通课程中城市常规公交方向实验教学内容的改革与建设。

1　常规公交规划教学实验知识结构体系

1.1　常规公交规划教学实验知识结构及目标分解

许多专家都强调指出，交通工程专业的工科性质决定了实验教学环节的重要性[1-4]，交通工程专业教学指导分委员会近年来多次参照中国工程教育认证标准[5]，对城市公共交通实验教学基本框架给予充分研讨。

工程教育认证通用标准中明确，培养人才应体现产出导向(OBE)原则，在提出的12个达成度评价点中包含：“毕业学生能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效结论的能力[5-6]”。

根据上述理念和课程培养目标要求，提出了基于TransCAD的常规公交规划实验教学目标体系，如图1所示。

图1常规公交规划教学实验知识结构与目标分解

1.2　常规公交规划实验教学目标与知识结构关系

建构主义最近发展理论认为，应强调知识传递的有效性，使学生易于建构知识单元[7-9]。因此，我们在设置实验内容时，把能力目标培养分成四个部分，形成相互联系的统一整体，也体现了知识支撑结构的关联性。

(1) 基础理论应用能力。学生应掌握与常规公交相关的基本概念、理论模型的含义等基础知识，这是认识常规公交的基础，实验强调对基础知识的验证和直观表达。

(2) 公交信息采集及分析能力。帮助学生建构公交数据采集的内容、方法与手段等知识，实验要求结合具体的公交线网或线路设计出合理的实验方案。

(3) 公交现状评价能力。培养学生在复杂交通环境下的数据分析处理能力，实验内容涉及公交线网或线路存在问题的分析与评价，实验不再是简单的参数分析，更具综合性。

(4) 公交优化及方案分析能力。培养学生综合运用公共交通理论和技术手段解决工程实践问题的能力，并能提出解决问题的优化方案[10]。该层次实验内容设计要求有一定的创新和探索空间[11-12]。

以上四部分构成了完整实验目标体系，体现了知识结构相互联系，知识单元相互支撑。

2　常规公交规划实验教学内容与方法

2.1　实验教学内容

TransCAD是一套将GIS和交通需求预测模型有机结合的交通规划软件，具有强大的公交数据分析能力[13-14]。本研究构建出基于TransCAD的常规公交规划课程实验教学体系，建立了一套能让学生直接从调查数据分析与处理到优化、评价等全过程动手参与的实验平台。实验内容涵盖常规公交分析的三大主体内容，即网络技术性能分析、经济效益水平分析、运营服务水平分析。

2.2　实验教学方法

基于TransCAD 的常规公交规划课程实验，在教学方法上要适应软件平台流程化、操作规范化、智能化及特别适合自学的特点。在教学设计上，实验教师应根据内容难易程度采取统一指导、难点引导的原则，在整个过程中体现以学生为主体，倡导自主独立完成实验的教学方法[15-16]。

实验教师实验前首先结合实验指导书，采用典型案例统一讲解的讲授方式，并适当抛出工程实践中典型的应用问题，引导学生思考并根据相关问题自主设计实验内容，如：创建公交网络，评价公交现状，改善设计优化方案，如公交线路的调整、公交站台合并(或位置的改变)、发车间隔的改变等，并通过对软件参数的设置与调整来实现，直观展示不同管理和控制方案的影响效果。鼓励同学间协同设计，多措并举，使实验内容更加丰富。

3　基于TransCAD的常规公交规划实验设计

单条常规公交线路是构成城市常规公交线网系统的基础，为了便于描述，以下仅对单条常规公交线路规划、评价及优化的实验设计进行详细阐述。

3.1　实验安排与准备

本实验一般紧接理论课程教学结束之后安排，学时数为20学时，其中4学时为前期公交调查，16学时进行本平台实验。实验前，学生应先熟悉实验任务书和指导书、教师自制的TransCAD软件中常规公交规划部分视频教学资料、已获取的公交调查数据(如公交线路走向、站点名、运行速度、发车间隔、票价、车载容量、站点上下车人数、站点上下车时间、非公交旅行时间等)。此外，还需要准备好相关路网规划中的道路类型、设计车速和通行能力等。以苏州市307路公交线路为例，基本信息如表1，部分站点的高峰时段所需属性数据表如表2。

表1　307路公交线路的基本信息

3.2　实验流程

表2　公交307路部分站点高峰时段属性数据列表

图2实验流程图

对既有常规公交线路评价、优化是公交规划的两类典型问题，也是目前城市公交管理部门最关心的问题。实验数据要求易获取，实验过程要求易操作，便于学生理解，实验流程设计如图2所示。其中对现状公交线路评价时可以取公交线路的长度、公交线路的非直线系数、公交车站服务面积覆盖率等评价指标。通过对公交线路OD矩阵的反推可以获取公交线路的断面流量用于公交线路的优化设计。软件运行效果如图3～4所示。

图3　公交车站服务面积覆盖范围图　　　　图4　公交线路断面流量图

3.3　实验成果表达

从实验流程可以看出，学生需要完成从前期信息采集与分析、公交线路设计、模型运算分析到线路评价的完整过程，指导教师应引导学生思考实验过程中出现的问题，最终由学生提出公交线路优化设计方案，对实验成果质量的考量，指导教师可以从两个方面来衡量：① 实验对象公交线路长度、非直线系数、公交车站服务面积覆盖率是否满足规范要求，如不满足应如何优化？② 实验对象公交线路优化前后，路段不均匀系数、时间不均匀系数、方向不均匀系数等是否均衡合理。如果不合理应如何调整行车计划？

4　结　语

基于TransCAD的常规公交规划课程实验设计，在明确实验教学目标与分析课程知识结构之间关系的基础上，设计出的实验教学内容、方法与教学手段结合紧密，使学生深入了解公交规划的方法及公交优化过程，在促进课程实验教学建设和改革的同时也能有效推进学生对工程实践中先进规划手段的了解，提高了学生的实践能力，拓展其专业视野，激发其创新灵感。符合当今智能时代背景下社会对公交规划管理人才的培养要求。

参考文献(References)：

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