公交路线优化

849路
26
183
1
0
等车时间长、人多
火车站
21路
47
859
1
0
等车时间长、人多
柳巷
610路
50
991
1
0
等车时中、人中等
火车南站
51路
47
867
1
0
等车时中等、人特多
火车站
北美
21路
47
859
1
0
等车时中、人特多
山西大学
868路
48
1227
1
0
等车时间长、人多
柳巷
10路
27
824
1
0
等车时中、人中等
此外，还存在着行车准点率低、客流不均衡、运营效率不高、换乘不便、覆盖不够等问题。这些都影响了公交的整体服务水平，导致公交方式的吸引力逐年下降，刺激部分公共交通向私人交通（自行车、小汽车交通）转换，从而使得本来就不合理的客运交通结构愈加不合理，城市客运交通发展陷入了恶性循环。因此，科学利用和合理配置公交线路，是目前急需研究和有待解决的课题。
5.1 分析思路
百度地图是山大学子出行路线选择的主要工具，通过将百度地图的最优路线进行分析，同时对最小非满度（最大满意度-满意度）的矩阵进行最短路径的运算，两者进行对比。最后根据几个特定地点的路线的分析，从而进行“对百度地图路径算法的是否满足需求”的研究。
5.2 算法过程：
（1）将最大满意度用最大值进行相减，得到矩阵a值。
山西大学公交路线优化
1 研究背景
随着我国经济建设的快速发展，城市交通供求矛盾日益突出，公共交通所具有的强大优势也越来越受到人们的广泛关注。太原市作为山西省的首都，城市人口相对比重较大。太原市城市公共交通在城市交通中起着支撑性的作用，为缓解太原市交通拥堵、解决交通供给矛盾、实现城市交通的可持续发展做出了巨大的贡献。
此次系统分析主要以山西大学周围的公交路线为例，进行线路评价体系的研究，通过研究掌握线路运营及服务水平的优劣情况，为线路优化调整提供依据。山西大学是太原市公交系统的重要公交站点。同时山大学子主要是以公交作为主要的出行方式，而且我们出行路线的决定主要是将百度地图作为选择工具，但是由于百度地图是为大众提供的一种方式并不可以满足特殊的出行需求，不同的人群对于满意度的指标有着不同的评判标准，所以百度地图不可以很好的满足山大学子的需求。为了对路线进行优化进行系统分析。
5.3 分析结果
（1）赋权图如下：（S1-山西大学，S2-北美，S3-火车站，S4-柳巷，S5-火车南站）
S1
S2
S3
S4
S5
S1
0
0.5
6.8
7.85
6.8
S2
0
0
27.83
12.25
3.8
S3
14.6
11.15
0
3.35
13.55
S4
7.85
（4）根据输入的赋权图的矩阵A(i,j)，得出D(i,j)、R(i,j)：
D(i,j)：i到j的最短距离；
R(i,j)：i到j之间的插入点。
（5）对比结果，分析i到j之间本身是否是最短距离，如果是最短距离则可初步分析得出百度地图分析出来的最优路线是符合山西大学同学的最大满意度的；如果不是，则说明百度地图在路线的算法上应该有所改进。
817路
体育馆
龙城大街东口
22
13
1
849路
火车南站
胜利桥东
17
13
1
861路
东中环凯旋街口
火车南站
27
20
1
868路
小井峪街
火车南站
27
23
1
870路
小店育才小学
火车站(五一东街社会主义学院)
33
12
1
877路
富士康园区
富士康园区
42
28
1
903支路
下元
省高校新区
49
23
4
901路
太原火车站
晋中公交南场
火车南站
85
100
70
85
100
55
88.15
火车站
北美
70
100
70
85
100
55
80.80
山西大学
70
100
55
70
100
70
77.35
柳巷
100
100
70
85
100
55
88.60
火车南站
70
100
70
70
70
55
78.40
火车南站
北美
70
100
70
85
100
55
80.80
火车站
70
100
70
85
记为：
1
稍次要
记为：
1/2
次要
记为：
1/3
很次要
记为：
1/5
(4)计算各层要素对系统的合成权重，并对指标进行排序。
a.准则层权重
A
B1
B2
B3
B4
Wi
Wi0
mi
max=4.055
C.I.=0.018
R.I.=0.89
C.R.=0.02<0.1
B1
1
3
1
1
1.316
0.291
4.309
B2
1
0.577
1000以上
等待时长
等车时短
等车时中等
等车时长
等车时特长
票价
1
2
3
4
车厢舒适度
人少
人中等
人多
人特多
（3）建立各地区满意度评价表
公式：综合满意度
Zi= （aij为路线i的指标j的权重，cij为路线i的个指标j的分数）
起点
目的地
运行时长
换乘次数
步行距离
等待时长
票价
车厢舒适度
综合满意度
山西大学
北美
100
100
C5
C6
Wi
Wi0
mi
max=4.011
C.I.=0.004
C.R.=0.04<0.1
C3
1
1
3
2
1.565
0.351
4.009
C4
1
1
3
2
1.565
0.351
4.009
C5
1
0.486
0.109
4.014
C6
2
1
0.841
0.189
4.011
(4.457)
d.B3要素分析
B3
C1
C2
C3
Wi
Wi0
计算公式：a=Wmax-Wij，结果如下：
出发
到达
满意度
a值
山西大学
北美
91.45
0.5
火车站
85.15
6.8
柳巷
84.1
7.85
火车南站
85.15
6.8
北美
山西大学
91.95
0
火车站
64.12
27.83
柳巷
79.7
12.25
火车南站
88.15
3.8
火车站
北美
80.8
11.15
山西大学
77.35
14.6
城市不断发展的态势与城市空间资源有限性之间的摩擦、可持续发展战略与不断恶化的城市环境之间的矛盾使得人们逐渐认识到城市公共交通发展的重大意义，然而对于如何发展公共交通事业，大家却有不同的看法。尽管公交优先发展策略已经实施了十几年，我国的公共交通系统还很不完善，在很多时候，人们的认识往往还停留在多建道路设施、多建大容量交通以及多引进高新技术等方面，效果总是在短期内产生，然而现状却得不到有效的改善而使问题呈现此起彼伏的态势。随着城市化进程的加快，交通个性化需求不断增长，社会福利事业的发展也对公共交通系统提出越来越高的要求，城市公共交通系统正面临着重大结构调整。作为有限的公共资源，公交系统在不断的发展过程中，暴露了一系列的问题，主要表现为：城中心地区线路重复较多，边缘地区线网覆盖不够；线路规划事实缺乏有效管理，导致线网层次结构不尽合理；公交运行速度偏低。
3 系统分析过程
主要以城市公交系统作为研究对象，以客观的数据资料为依据，以系统分析的相关理论为工具对以山西大学为主，常去站点为辅的公交系统进行分析，利用了层次分析法、模糊综合评判法、MATLAB求最大值以及系统仿真分析等工具，最终对山西大学公交以及整个公交系统进行了一定程度的分析，分析过程如下。
4 影响公交满意度的因素分析
柳巷
88.6
3.35
火车南站
78.4
13.55
火车南站
北美
80.8
11.15
火车站
82
9.95
柳巷
80.05
11.9
山西大学
85.15
6.8
柳巷
北美
80.2
11.75
火车站
91
0.95
山西大学
84.1
7.85
火车南站
80.05
11.9
（2）算法程序-floyd算法
function[D,R]=floyd(a)
n=size(a,1);
D=a
for i=1:n
for j=1:n
R(i,j)=j;
end
end
R
for k=1:n
for i=1:n
for j=1:n
if D(i,k)+D(k,j)<D(i,j)
D(i,j)=D(i,k)+D(k,j);
R(i,j)=R(i,k);
end
end
end
k
D
R
end
（3）建立带赋权图，其邻接矩阵 ，其中：
70
70
82.00
柳巷
55
100
85
85
100
55
80.05
山西大学
85
100
55
85
100
100
85.15
柳巷
北美
70
100
70
55
100
85
80.20
火车站
100
100
70
85
100
85
91.00
山西大学
70
85
100
100
70
70
84.10
火车南站
55
100
85
85
100
55
80.05
5 公交满意度情况分析
一般对于公交的评价指标或因素有以下几点：乘坐的满意度A、舒适度B1、可达性B2、快捷性B3、经济性B4、等车时间C1、换乘次数C2、票价C3、步行时长C4、运行时间C5、车内环境等因素C5。
根据实际经验，确定各要素的递阶层级结构，如下：
4.1 层次分析法
分析方法：
（1）分析系统中各基本要素的关系，建立系统的递阶层级矩阵；
火车南站
901路
46
635
3
0
等车时间长、人特多
火车南站
北美
51路
47
867
1
0
等车时中等、人特多
火车站
901路
46
635
3
0
等车时中等、人多
柳巷
51路
63
388
1
0
等车时中等、人特多
山西大学
868路
37
1200
1
0
等车时中等，人少
柳巷
北美
610路
50
991
1
0
等车时特长、人中等
火车站
10路
27
824
分析方法：
（1）路线实施结果例表：
起点
目的地
车辆
时间（分）
步行时长（米）
价格（元）
换乘次数
车厢舒适度
山西大学
北美
849路
26
183
1
0
等车时间长、人多
火车站
868路
48
1227
1
0
等车时中等，人少
柳巷
502-10路
53
90
3
1
等车时间短、人多
火车南站
868路
37
1200
1
0
等车时中等，人少
北美
山西大学
（2）对同一层次上的各元素关于上一层次的重要性进行分析，构造两两比较的判断矩阵，并进行一致性检验；
公式：a.计算权重
b.计算一致性指标C.I.=
计算一致性比例C.R.= <0.1
c.技术 max：
（3）判断矩阵计算比较要素之间的相对权重。
因素Ai比因素Aj
很重要
记为：
5
重要
记为：
3
稍重要
记为：
2
同等重要
1
0.508
0.096
4.031
C2
5
1
3
5
2.943
0.558
4.065
C3
3
1
3
1.31
0.25
4.065
C6
1
1
0.59
0.96
4.031
(5.275)
f.指标层的各指标的权重
B1
B2
B3
B4
权重
(0.291)
(0.291)
(0.291)
(0.127)
C1
0.75
0.096
0.105
0.26
C2
以下是对山西大学周围公交进行调查和统计的结果，公交情况分析表如下：
公交
起点
终点
总站数
距离山大站点
票价
103路
广场
财经大学
16
13
1
315路
岗头
财经大学
16
13
1
39路
下元
财经大学
25
25
1
502路
火车南站
胜利桥东
34
8
2
70路
财经大学
东客站
17
4
1
817支路
五龙沟(武警训练培训中心)
体育馆
25
14
1
1
0
等车时中、人中等
山西大学
502-10路
53
90
3
1
等车时间短、人多
火车南站
51路
63
388
1
0
等车时中等、人特多
（2）设立评价尺度例表：
满意（100）
较满意（85）
一般（70）
不满意（55）
运行时长
0-30
30-45
45-60
60以上
换乘次数
0
1
2
3
步行距离
0-100
100-500
500-1000
20
3
2 系统环境
城市公共交通系统在功能上局限于衍生性需求的综合交通系统，城市公共交通系统按运输方式主要包括地铁、轻轨、公电汽等各个子系统，按供需关系则包括由各种交通设施、运输工具等组成的供给系统和由各种空间上集聚扩散作用所产生的需求系统。此外还有由规划、决策、实施等构成的管理系统等。
这些子系统相互作用彼此协调，但同时也受到系统环境如社会经济、政策、生态环境及城市大交通体系等的深刻影响。这些系统环境共同构成了公交系统发展的大背景，从另外一面也映射出公交系统的环境。
0.25
0.558
0.637
0.32
C3
0.25
0.351
0.258
0.21
C4
0.351
0.1
C5
0.109
0.03
C6
0.096
0.189
0.08
（5）各个指标层的权重
指标
权重
运行时长
0.26
换乘次数
0.32
步行距离
0.21
等待时长
0.1
票价
0.03
车厢舒适度
0.08
4.2 对山西大学常去路线分析——模糊综合评判法
0.127
3.291
B3
1
3
1
1
1.316
0.291
4.309
B4
1
3
1
1
1.316
0.291
4.309
(4.525)
b.B1要素分析
B1
C1
C2
Wi
Wi0
mi
max=2
C.I.=0
C.R.=0<0.1
C1
1
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.732
0.750
2
C2
1
0.577
0.250
2
(2.309)
c.B2要素分析
B2
C3
C4
85
70
100
70
91.45
火车站
85
100
55
85
100
100
85.15
柳巷
70
85
100
100
70
70
84.10
火车南站
85
100
55
85
100
100
85.15
北美
山西大学
100
100
85
70
100
70
91.95
火车站
70
100
70
70
100
70
64.12
柳巷
70
100
70
85
100
85
79.70
mi
max=3.039
C.I.=0.02
C.R.=0.04<0.1
C1
1
0.406
0.105
3.036
C2
5
1
3
2.466
0.637
3.04
C3
3
1
1
0.258
3.04
（3.872）
e.B4要素分析
B4
C1
C2
C3
C6
Wi
Wi0
mi
max=4.03
C.I.=0.015
R.I.=0.02<0.1
C1
1