面向对象的多层次公交网络数据库

城市路网规划中，依据居民区、学校、企业、商业网点、火车站、飞机场、港口码头等城市规划的整体布局，以及预测到的居民及游客的OD量分布情况，进行点对间布线，确定公交车辆的走向、停靠站点等，称之为公共交通网络的设计。网络优化则是要求公交网络的设计须满足乘客总出行时间最少这一原则（即现代城市的“快节奏”概念）。

公交网络是公交系统的基础之一，它同时也是公交管理信息系统的子系统之一。公交车辆沿城市道路运行的线路构成了线路网络，相应的，人们的出行都是依托于这个网络。在以往公交网络设计中，通常遵循三个原则：一是强调系统性，即各要素相互间的有机联系；二是要注意科学性，即以费用—效益性定量分析为决策依据；三是要着眼后续性，即不仅能实现近期交通目标，也能为远期目标服务。而这当中的核心就是研究如何更好地、更合理地利用交通空间，提高路网上交通工具的运行速度，从而降低人们在路网上花费的时间这一问题。

当前，公交网络优化有许多探讨，大大提高了公交网络优化的科学性和合理性。如前文所述针对可靠性的优化，毛林繁（2002）提出了城市公交网络可靠性的双层规划模型。文中建立了城市公共交通网络的重图模型，定义了公共交通网络的可靠性指标矩阵，依此建立了城市公交网络可靠性的双层规划模型。其上层模型使整个网络系统可靠且达到最优，而下层模型是一个标准的满足WARDROP第一平衡准则的用户平衡模型，最后进行了求解分析。寻找最优路径的方法也是网络优化的一个重要发展方向。翁敏等指出在庞大复杂的公交线网中，乘客从任意起点出发到目的地之间路径的选择不是唯一的。公交网络不同于一般的道路交通网络，它有如下特点：连通性、节点性质、弧段性质、有向线性质。文中在讨论公交网络特性的基础上，基于节点—弧段—有向线描述了公交网络的数据组织，研究综合换乘次数及距离因素的出行路径选择模型，并提供算法的实现。Lampkin等（1967）以乘客的舒适度和出行时间一起作为公交线网服务指标，建立了网络设计模型。Hirsch等（1968）所做的公交网络优化问题研究，将公交线网优化模型设计成一个固定需求模型，但是，这些模型着重于评价模型的建立，缺乏较明确的设计方法与步骤。Janarthanan等（1988）设计了公交线网对设计方案进行模拟分析，并提供交互式图形支持，借助该专家系统可有效提高公交网络设计效率。Kikuchi等（1997）提出了应用模糊逻辑设计公共交通网络。与此同时，数学寻优法开始运用于线网优化中，此法是指将公交线网的结构抽象为简单几何形状，在对出行供需关系分析的基础上，建立数学模型来确定最优的公交线路，一般这种方法适用于简单的路网。Ceder等（1986）将三阶段法引入到公交网络设计中，当时所谓的三阶段法包括：出行分配、规划路径和确定发车间隔。Fernandez（1993）采用组合数学方法，模拟决策者的决策过程建立了大容量公交站点布局和设计专家系统。Pattnaik等（1998）将遗传算法应用到公交线网设计中，该模型以系统中乘客出行费用和运营费用综合最小为目标，通过遗传算法进行优选。Sullivan等（2002）利用流行的桌面GIS对生成等时线地图的可行性进行分析，提供了公交最佳路径选择的分析方法。

在公交网络优化方面，公交网络属于公交管理系统的子系统之一，公交网络的数据模型应偏重于公交实体尤其是线路的细化（图6-2）。(www.xing528.com)

图6-2　公交网络优化数据库概念模型

对于公交网络应用来说，线路是组成网络的基础。线路是双向的，有时，去行和回行线路的路线不一致，通过线路细化，可以在更精确的层次上表达公交网络，从而进行网络优化。

公交网络优化有多种方法和理论，从不同的角度阐述了相关的数学模型。但是，公交网络的基础是公交网络数据模型，从数据模型方面来看，如何将数学模型转变为数据模型是重点。公交网络是公交系统的基础，因此，相应的数据模型就应该从基础着手，也就是说，针对公交网络的数据模型就要细化，不仅是站点、线路等空间实体的细化，非空间的数据，例如，时间、车辆等同样需要细化表达，这也是相应的数学模型所需要的。在网络应用中，线路的细化建模是重点，因为线路是组成网络的基础。