易彩君++張明權(quán)++劉娟++熊梅毎

摘 要：雅安市是旅游之城，旅游業(yè)是雅安市一大經(jīng)濟(jì)支柱，但其交通情況不容樂觀：公交車上太擠、停車時(shí)間不合理、司機(jī)服務(wù)態(tài)度差、車內(nèi)衛(wèi)生條件極差、有些站點(diǎn)距離太短。出租車與公交車出現(xiàn)惡性競(jìng)爭。而最近雅安政府正推行文明雅安的政策。因此文章以雅安市的公交網(wǎng)線為研究對(duì)象、此研究基于雅安市的公交線分布的實(shí)際情況，以及地理特點(diǎn)，運(yùn)用李煒提出的“逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”法，并通過對(duì)雅安市公交線的設(shè)計(jì)方案、運(yùn)營方案調(diào)查、相關(guān)地面公交線路、站點(diǎn)現(xiàn)狀分布調(diào)查。地面公交現(xiàn)狀與出租車的協(xié)調(diào)程度，以及存在的問題分析。對(duì)公交線建立優(yōu)化目標(biāo)，提出優(yōu)化的約束條件、優(yōu)化模型、分析雅安市居民出行方式分析，最后運(yùn)用蟻群算法優(yōu)化雅安市公交網(wǎng)線，運(yùn)用MATLAB軟件求解，此模型優(yōu)化4條公交線。并對(duì)公交服務(wù)提出建議，解決雅安市存在的公交詬病，讓雅安市居民的出行更加舒心，出租車和公交理性合作，提高雅安市公交的運(yùn)載能力。

關(guān)鍵詞：蟻群算法；MATLAB；公交服務(wù)；文明雅安

符號(hào)說明

⑴轉(zhuǎn)移概率 的計(jì)算公式：

⑵啟發(fā)式因子計(jì)算公式：

⑶信息素計(jì)算公式

當(dāng)螞蟻完成1次周游后，各路程上的信息素為：

1 引言

1.1 研究背景

隨著中國社會(huì)的快速發(fā)展，許多大中小城市出現(xiàn)了交通擁堵，公交服務(wù)態(tài)度下降，公交供不應(yīng)求的現(xiàn)象，這就是所謂的“交通病”。從20世紀(jì)90年代以來，四川旅游業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，旅游業(yè)對(duì)整個(gè)四川省GDP的貢獻(xiàn)也在不斷提高[1]。旅游的六大要素是“吃、住、行、游、購、娛”，不管是在到達(dá)旅游目的地之前，還是在到達(dá)之后，交通都是極其重要的。但由于四川復(fù)雜的地形造成了四川省與國內(nèi)其他地區(qū)，四川省內(nèi)不同地區(qū)之間交通發(fā)展的困難。而一個(gè)地區(qū)如果沒有相應(yīng)的交通運(yùn)輸網(wǎng)的支撐，即使有豐富的旅游資源，也無法充分發(fā)揮其旅游經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其旅游業(yè)的發(fā)展必然會(huì)受到嚴(yán)重的制約。因此，通過對(duì)四川省交通網(wǎng)與旅游業(yè)發(fā)展的相關(guān)性及應(yīng)用進(jìn)行研究，對(duì)于緩解交通運(yùn)輸網(wǎng)的瓶頸制約，促進(jìn)旅游業(yè)的發(fā)展有一定的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

雅安市是旅游之城，旅游業(yè)是雅安市一大經(jīng)濟(jì)支柱，但其交通情況不容樂觀：公交車上太擠、停車時(shí)間不合理、司機(jī)服務(wù)態(tài)度差、車內(nèi)衛(wèi)生條件極差、有些站點(diǎn)距離太短。出租車與公交車出現(xiàn)惡性競(jìng)爭。而最近雅安政府正推行文明雅安的政策。

1.2 研究意義

因此以雅安市的公交網(wǎng)線為研究對(duì)象、設(shè)計(jì)一條優(yōu)化的雅安市公交路線。本研究基于雅安市的實(shí)際情況，以及地理特點(diǎn)，運(yùn)用蟻群算法優(yōu)化公交網(wǎng)線，并提出建議，解決雅安市存在的公交詬病，讓雅安市居民的出行更加舒心，出租車和公交理性合作，提高雅安市公交的運(yùn)載能力。

2 蟻群算法原理[2]

2.1 蟻群算法流程圖

⑴蟻群算法流程，如圖1所示：

該算法建立數(shù)學(xué)模型的基本思路是：把數(shù)量為m的螞奴隨機(jī)放置在n個(gè)節(jié)點(diǎn)上，由算法的各項(xiàng)參數(shù)確定螞奴的轉(zhuǎn)移概率P，其中P值越大，螞蟻選擇該節(jié)點(diǎn)的可能性就越大。每只螞奴有一個(gè)自己的轉(zhuǎn)移禁忌表（Tabu list），每路過一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就要把該節(jié)點(diǎn)列入禁忌中并在該節(jié)點(diǎn)于上一個(gè)節(jié)點(diǎn)間留下一定濃度的信息素，后來的螞奴根據(jù)轉(zhuǎn)移概率和節(jié)點(diǎn)間信息素的濃度選擇下一節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過一定時(shí)間的搜索，較優(yōu)路徑上的信息素濃度會(huì)越來越高，選擇該路徑的螞蟻會(huì)越來越多，從而形成正反饋，最終找到最優(yōu)路徑。

2.2 蟻群算法相關(guān)參數(shù)的確定

蟻群算法相關(guān)參數(shù)的確定，影響著算法的準(zhǔn)確性，和可行性，如果參數(shù)取得不當(dāng)，有可能使得搜索的螞蟻進(jìn)入滯后，所以確定蟻群算法的相關(guān)參數(shù)是非常重要的。在閱讀了大量文獻(xiàn)和分析雅安交通網(wǎng)線的實(shí)際分布得出蟻群參數(shù)如下：

3 雅安市公交線路規(guī)劃

3.1 雅安市公交網(wǎng)線分布現(xiàn)狀分析

由各路公交的地圖我們可以看出線路大概都是以直線為主，都集中在人群比較密集的地方，在二路公交路線分布中我們可以看到，有些站點(diǎn)過于密集，有些過于稀疏，4路、5路所覆蓋的地方不大。我們把個(gè)路公交的站點(diǎn)轉(zhuǎn)化為序號(hào)，即從一路的起點(diǎn)按順序遍即1、2、3、....n

運(yùn)用網(wǎng)路圖顯示各個(gè)站點(diǎn)位置分布情況，如圖2所示。

據(jù)了解，此前，雅安市市區(qū)內(nèi)已經(jīng)開通了6條公交車線路，共有78輛公交車，加之目前即將開通的兩路公交線路，雅安市的公交線路將基本覆蓋市區(qū)的主要干道，以及名山縣和雨城區(qū)草壩鎮(zhèn)。9路公交車往返市區(qū)旅游車站至對(duì)巖鎮(zhèn)，經(jīng)北二路、南二路、大北街、大南街、住院部、木城街口、西門南路、龍崗山公墓、龍崗村、火夾灣大橋、坎坡村、對(duì)巖中心校、對(duì)巖13個(gè)站點(diǎn)，全長8公里，單邊用時(shí)半小時(shí)，資費(fèi)1元。9路公交車的開通，為雅安市市民出行提供了新的路線選擇，充實(shí)了公交線路，對(duì)提升城市形象，延伸城市觸角起到了積極的作用。9路城市公交即將上線服務(wù)市民。我們以1路到五路為例規(guī)劃雅安市的公交網(wǎng)絡(luò)，再推廣到新增線路的規(guī)劃方法。

3.2 公交規(guī)劃的方法[3]

⑴公交線路確定并已知

⑵公交線路直接吸引客流量和路線客流限制條件已知

⑶常規(guī)公交客運(yùn)需求OD量已知

接運(yùn)公交線網(wǎng)規(guī)劃通常采用兩種方法。

1）逐條選法

每次在備選接運(yùn)站點(diǎn)集{N}中選出一個(gè)接運(yùn)站點(diǎn)，在該站點(diǎn)上搜索出一條最優(yōu)（接運(yùn)效率最大）的接運(yùn)公交路線，然后調(diào)整軌道交路線上的客流量，進(jìn)行下一條接運(yùn)路線的選取直至沒有可行的接運(yùn)站點(diǎn)或沒有可行的接運(yùn)公交路線，每次所選中的路線構(gòu)成接運(yùn)公交線網(wǎng)。

2）路線推薦法

在各個(gè)可行接運(yùn)站點(diǎn)上分別搜索一條或幾條最優(yōu)接運(yùn)路線作為推薦接運(yùn)路線，由決策者根據(jù)實(shí)際情況酌情進(jìn)行選取，組成接運(yùn)公交線網(wǎng)。

3.3 雅安市公交線路規(guī)劃過程[4]

⑴確定雅安市待調(diào)整線路的走向和各線路服務(wù)范圍內(nèi)的站點(diǎn)。

⑵根據(jù)待調(diào)整公交路線的調(diào)整方法，確定待規(guī)劃的站點(diǎn)。

⑶通過調(diào)查和分析，確定公交盲區(qū)的新增站點(diǎn)。

⑷通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雅安市部分站點(diǎn)過于密集，于是實(shí)行站點(diǎn)合并。

⑸對(duì)客流吸引或發(fā)生量過大的站點(diǎn)實(shí)行分流政策。（假如A站的客流量是其平均流量的4倍，則把該站點(diǎn)分為 即螞蟻在搜索中搜索4次。

⑹建立居民出行方式目標(biāo)函數(shù)，作為公交線路的篩選條件。

3.3.1部分站點(diǎn)距離矩陣

3.3.2 根據(jù)以上方法對(duì)雅安的公交進(jìn)行規(guī)劃如下

根據(jù)產(chǎn)生和吸引的客流量確定公交起點(diǎn)。對(duì)起點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)以構(gòu)成公交線網(wǎng)。以兩點(diǎn)間距離最短為目標(biāo)確定線路走向，以起點(diǎn)間距離最短擬設(shè)備選線路。設(shè)置線路長度限制條件，運(yùn)用蟻群算法篩選備選路線。計(jì)算備選線路的直達(dá)客流量，將客流量最大的線路選入公交線網(wǎng)。

修正矩陣[5]，對(duì)其余起點(diǎn)繼續(xù)配對(duì)，將優(yōu)化后的路線逐條添加到公交網(wǎng)線中。優(yōu)化雅安市公交收集數(shù)據(jù)流程，如圖3所示。

3.4 雅安市公交網(wǎng)線優(yōu)化結(jié)果分析

對(duì)MATLAB得出的結(jié)果進(jìn)行分析得出規(guī)劃后的路線如表3所示。

4 對(duì)雅安市公交服務(wù)的建議

4.1 雅安市公交存在的問題

⑴公交車上太擠。

⑵停車時(shí)間不合理。

⑶司機(jī)服務(wù)態(tài)度差。

⑷車內(nèi)衛(wèi)生條件極差。

⑸雨城區(qū)沒有公交站牌，外省的根本不知道該怎么搭公車。

⑹車內(nèi)沒有站點(diǎn)提示。

4.2 對(duì)雅安市公交服務(wù)提出合理建議

⑴改良公交網(wǎng)線讓公車的行駛更加暢通，對(duì)于人流多的站點(diǎn)應(yīng)該實(shí)行分流政策。

⑵根據(jù)優(yōu)化的公交網(wǎng)線合理調(diào)配停車時(shí)間，較少交通擁擠。

⑷改良公交司機(jī)的服務(wù)態(tài)度以及衛(wèi)生條件，貼相應(yīng)的標(biāo)語提醒乘客注意車內(nèi)衛(wèi)生，讓乘客乘車更加舒心，提高公交的載客競(jìng)爭力。

⑷車內(nèi)設(shè)提示語音，防止乘客走錯(cuò)站點(diǎn)，并在各個(gè)站點(diǎn)設(shè)計(jì)公交站牌。

⑸對(duì)于站點(diǎn)密集的地方實(shí)行站點(diǎn)合并，讓站點(diǎn)的分布更加合理。