乐清中学学生放假交通状况数学化分析与方案优化.doc

附件1平昌县高中数学小课题研究方案学校名称 平昌中学 课题名称平昌中学学生放假交通状况数学化分析与方案优化成员姓名性别年级分工主要负责校园内外交通信息的收集主要负责车站车辆相关信息的收集主要负责同学乘坐交通工具信息收集指导师苟邦礼电话15681668277邮箱Goubangli163.com一、 小课题的灵感缘由每到学校假期来到，成千的同学和私家车便涌出与涌入学校内，大部分同学不得不与其他学校的同学一起竞争那仅有的几辆公共汽车的“乘坐权”。学校内外，车辆堵得水泄不通；车站内，等车的学生队伍一直排到了马路对面。即便是学校采取了一系列措施避免“扎堆”放假这一现象，但效果仍不明显，甚至还有同学因为乘不到车，不得不留宿乐清。这时，我们就想到能不能通过数学的方法，对整个交通状况进行综合的分析，从而得出更为优化的出行方案。二、课题研究内容本课题通过调查校园内外的车辆流动情况，进行统计与分析，结合对车站内的车辆班次，收集同学们回家选择的相关交通信息，通过计算和安排，对校园放假的交通状况作出科学分析，并制定出相适应的优化方案。三、小课题的特色和创新在哪里本课题将引入统计学的观念，利用数学的方法，对实际问题进行量化分析，从而改变以往制定此类方案时盲目、缺乏数据支持理论的缺点，使制定出的方案更具科学性，更加适合广大同学。四、小课题研究的步骤和进程1. 6月中旬7月中旬：进行校园内外交通信息的收集与数学化研究；2. 7月底8月底：进行车站车辆相关信息及同学乘坐交通工具信息的收集，并结合校园内外交通信息进行综合研究分析；3. 9月底：开始结合分析得出的信息，作出学生放假交通状况数学化分析的分析报告与相应的优化方案。五、参考文献或网页链接六、小课题预期效果展望通过实行本优化方案之后，校园内外车流将明显趋于平缓，不会出现扎堆进校的状况，而同学们都能够通过本方案从而在“公交车争夺战”，抢占先机，选择优先方案，乘车回家。七、指导师有话要说：本课题基于学校实际情况，出于解决现实问题的愿望，因此其价值性是显然的，此课题具有可行性，初步方案步骤清楚，相信其将有良好的结果。八、学校推荐意见 同意送评 负责人 单位（盖章） 2011年10月 15日序号 2011年平昌县高中数学小课题评比学 校： 平昌中学成员姓名： 小课题题目：平昌中学学生放假交通状况数学化分析与方案优化 指导教师： 苟邦礼 平昌中学生放假交通状况数学化分析与方案优化平昌中学高2013级10班 一、 问题发现每到学校假期来到，成千的同学和私家车便涌出与涌入学校内，大部分同学不得不与其他学校的同学一起竞争那仅有的几辆公共汽车的“乘坐权”。学校内外，车辆堵得水泄不通；车站内，等车的学生队伍一直排到了马路对面。即便是学校采取了一系列措施避免“扎堆”放假这一现象，但效果仍不明显，甚至还有同学因为乘不到车，不得不留宿乐清。这时，我们就想到能不能通过数学的方法，对整个交通状况进行综合的分析，从而得出更为优化的出行方案。二、问题初探发现这个问题后，我们进行了一些探讨。讨论后，我们初步认为，私家车进入校园的时间过于集中，公共汽车的载客量、发车间隔以及不同地域同学们的家长路线选择不科学等原因造成了严重堵塞的现象。因此，我们决定开展以下三个调查作为我们研究的事实依据：校园周边交通环境调查、在校学生地域分布及交通方式选择调查、乐清市公共交通相关信息调查。其中，校园周边交通环境调查选择于乐清中学和鹤阳中学同时放假的那一天下午进行，主要调查私家车、公共汽车的相关数据，调查共进行3次，在这里，我们取三次调查的平均值；在校学生地域分布及交通方式选择调查，选取乐清中学和鹤阳中学的所有在校生为对象，采用分层抽样和系统抽样方法的结合，主要获取在校学生的地域分布情况、交通工具选择情况和私家车的路线选择情况；乐清市公共交通相关信息调查则是获取乐清相关的公共汽车线路信息，为更加科学、合理地进行路线规划做准备。三、校园周边交通环境调查这个调查我们一共进行了3次，每次都是选取乐清中学和鹤阳中学同时放假的日子，从中午开始（下午开始放假），一直持续到下午4点（所有学生离校）为止。期间，我们调查了校园周边各个时间段的车流量，随机抽样了21辆车，对每一辆车开进学校，接走孩子之后，到开出到主干道的时间及校园周围经过的所有公车的间隔和还可搭载同学的数量。（“附1”为本调查所用记录表）在收集数据的同时，我们还观察了主干道和支干道发生的拥堵状况，并时时记录下造成这一阶段拥堵的主要原因。在进行每次调查之后，我们都进行了数据整理，并计算出三次调查的结果的方差，发现方差的大小并不是很大，说明三次的调查的数据趋于稳定，充分说明了调查的客观性。、校园周边车流量统计（每30分钟为一个时段，取三次平均值）、车辆平均驶入学校再驶出主干道所用时间（3次共统计21辆车，每一个时间段一辆）时间段何次调查所用时间（分钟）备注12:30-13:00第一次3孩子在校门口直接上车第二次2孩子在校门口直接上车第三次5孩子在校门口直接上车13:00-13:30第一次10在校门口等待7分钟第二次4孩子在校门口直接上车第三次3孩子在校门口直接上车13:30-14:00第一次2孩子在校门口直接上车第二次4孩子在校门口直接上车第三次26在校门口等待23分钟14:00-14:30第一次15孩子在校门口直接上车第二次17孩子在校门口直接上车第三次25在校门口等待5分钟14:30-15:00第一次30孩子在校门口直接上车第二次27在校门口等待7分钟第三次21孩子在校门口直接上车15:00-15:30第一次15在校门口等待3分钟第二次10孩子在校门口直接上车第三次12孩子在校门口直接上车15:30-16:00第一次2孩子在校门口直接上车第二次4孩子在校门口直接上车第三次5在校门口等待2分钟、公共汽车间隔及还可载客量（在校门口时）柱状分布图（取最具代表的第二次）（纵坐标代表）、大荆-乐清 公共汽车(共计26个车次)、虹桥-乐清 公共汽车(共计40个车次)、芙蓉-乐清 公共汽车(共计19个车次)、8路公共汽车(共7个车次)、其他数据的展示在这几次调查中，我们还发现，公路上行驶的公交车还不止以上4种，但由于其他公交车的间隔时间太长（如：“牛鼻洞乐清”班车间隔1.5小时、“9路”公共汽车间隔近2小时！）综合以上的数据，我们得出了一下的几点结论：1. 从第一部分我们得出，14：00-16：00为学校车流量最大的时间，特别以14：30-15：30为最严重。从这里我们不难看出，家长在接孩子的时候，普遍选择了在放假的时刻点将车开到学校。表面上看起来是挺好的，学生一放假，马上上车，回家，也是很迅速的。但实际情况是，许多学生还并没有做好回家的准备，而家长也只好将车停在校门口等待。这样既造成了自己时间的浪费，更影响了后面到来的车队。若是等的时间稍稍一长，便很容易造成拥堵。若是因此引发了事故，那更是乱上加乱。因此，如何让家长合理地选择到校时间是我们优化方案所要解决的一个问题；2. 从第二个部分，我们发现，恰恰是在最为拥堵的14：30-15：30这个时间段，家长们所需的开车时间也就越长。而出乎意料的倒是在次拥堵的14：00-14：30和15：30-16：00这两个时段，车辆行驶的所需时间竟和空闲时段的相差不多。再考虑到学校下课的时间不可能提前的这一事实，因此，家长选择在15：3016：00这个时间段来到学校接孩子不失为一个较好的选择，此外，学生也可以在充裕的时间内进行准备，在等待时还能再看看书、写写作业，可谓两全其美；3. 从部分三我们发现了几个的现象：大荆车和虹桥车的车次明显较芙蓉车要多，且大荆车和虹桥车的间隔时间比芙蓉车要小；大荆车、芙蓉车、虹桥车都有连续两辆车同时到的现象（图中间隔为“0”的几点），而且普遍第一辆客源较满，而第二辆却几乎为空车；8路公共汽车车次极少，并且间隔较长，并且高峰期时异常火爆，而闲时却异常冷清。4. 此外，在收集数据的过程当中，我们还发现大部分的拥堵状况引起的原因是车辆的违章行驶（如：占用逆向行驶通道、占用非机动车车道），进而造成了小范围内的拥挤，最终扩大为整个路口的拥挤。 其次，一些出租车和私人车辆 为了招徕生意，停摆在路上不行驶，只为跑一次长途，对道路的通畅已经造成了极大的影响。再者，这些司机还趁火打劫、火上浇油，而同学们更是在价格上砍来砍去。如此一来，等到最终坐上车时，路早已经堵得差不多了。四、在校学生地域分布及交通方式选择调查为了获取在校学生的地域分布状况，我们特设计并进行了这项调查。这项调查采用了分层抽样和系统抽样的调查方法进行（详细调查表见“附2”），即6个年级（“乐中3个年级”与“鹤阳3个年级”）按照相应的总人数比例，分别获得1000份问卷中的相应部分，每个年级再依据学生的总学号，选取尾号为“4”的同学接受调查。这项调查主要获取同学们的现居地、放假采用的交通方式、以及采用交通工具的行进线路等相关信息。经过仔细的筛选，我们共整理出948份有效答卷，统计结果如下：相关选项数据统计图：分析可看出，乐清中学和鹤阳中学的学生地域分布还是较为平均的，因为地处乐成的原因，乐成的同学较其他地区的同学稍多。这就意味着乐成通往大部分地区的公共汽车，我校学生都会成为其乘客。而且除了前往芙蓉（清江）地区的同学外，其他地区（特别是大荆的同学），不仅面临着和其他学校的学生产生“竞争”，恐怕同学之间就要发生不小的竞争了。第二题，从同学们回馈过来的情况来看，公共汽车无疑是同学们首选的方式，此外，私家车也较剩下的3个选项要高很多。此外，这里选择步行的同学数为84人，而第一题选择家住“乐成”的同学则有208人，看来，还是有4成的乐成同学选择步行作为回家的方式。我想这也许是一种值得推广的方法。对于第三个问题的结果，是在我们的意料之内的。即使是我们在直觉上认为“直达”更加便捷、快速。所以几乎所有的同学选择了“A直达”选项。不知道大家有没有听说过这样一个故事，讲的是一个人转乘了5个航班，从上海到纽约，竟然比同样从上海到纽约的直航机乘客还要先到达。这又使得我们不得不惊叹“转乘”的力量了。关于“转乘”具体的内容见七.方案设计与优化。关于第四个问题的分析，B，C两项占了绝大多数，分别是“行李过多”和“公车拥挤”，公车拥挤是我们有目共睹的，可是，当我们联系第7个问题的结果时，我们发现，多数同学的行李顶多也就是一个书包和一小袋衣服罢了，可见，前面第四个问题所说的“行李过多，携带不便”的状况应该是不存在的。之所以出现这样的状况，我们认为，同学们普遍贪图方便，不愿意乘坐公共汽车，哪怕是只有一点随身物品。毕竟，私家车的舒适座椅和环境，公共汽车是无法比拟的。因此，但凡有条件的同学，大多会选择乘坐私家车回家，而理由便是“行李太多”。此外，在第五个选项结果中所表现出来的扎堆现象，我们不难知道为何主干道频频堵车的原因。具体分析与解决方案，我们将在第七部分做具体阐述。关于第六个问题的分析，我们发现，同学们离校的最集中时间，也是道路拥堵最为集中的时间。因此，合理地选择离校的时间也是我们将要在优化方案中所要解决的一个问题。五、乐清市公共交通相关信息调查关键词：公交数量状况/公交线路状况/转乘线路状况/道路交通状况/交通线路状况为了更加熟悉乐清的主要道路及交通相关状况，我们开展了第三次调查活动。此次调查活动主要是相关资料的查找，部分数据（如：公车数量等）是实地访问后得到的结果。这里展示的数据是截止于2010年12月01日的。、公交数量与线路状况目前，我市共有长、中、短途线路百逾条，考虑到同学们实际的出行情况，因此我们只选取了以下几个县（镇）最为主要的公共汽车信息。县际公车：虹桥乐清：营运时间：6:00-21:30,车辆状况：共计35辆，单程大概15分钟至20分钟，每趟载客23人，保证在公路上行驶的至少有10辆。2.大荆乐清：营运时间：6：0018：00（偶尔加开一班），车辆状况：20辆左右，单程在1个小时以上，每趟载客26人。3.芙蓉乐清：营运时间：6：0018：30左右，车辆状况：25辆左右，单程40分钟以上，每趟载客20人。4.乐清柳市：营运时间：6：0018：30左右，车辆状况：30辆左右，单程20分钟上下，每趟载客18人。5.乐清北白象：营运时间：6：0018：30左右，车辆状况：分白色车型和黄色车型，共计50辆以上，单程45分钟左右，每趟载客18人。6.虹桥芙蓉：营运时间：6：0018：30左右，车辆状况：10辆，单程30分钟以上，车辆较少，每趟载客18人。7.柳市北白象：营运时间：6：0018：30左右，车辆状况：25辆，单程20分钟，每趟载客18人。8乐清黄华：营运时间：6：0018：00，车辆状况：8量，单程25分钟以上，每趟载客18人。9.乐清岐头：营运时间：6:0018:00，车辆情况：8辆，单程35分钟以上,每趟载客18人。10.柳市岐头：（途径：黄华 或 象阳、翁垟）:营运时间:6:0018:00,车辆情况:6辆,每趟载客18人。、交通线路状况：乐清中学周边道路交通 虹桥乐清 部分交通线路 虹桥大荆部分交通线路乐清西部地区公共汽车线路图 正在维修乐清市内柳市方向主要交通线路柳市进城交通线路、其他调查收获据调查发现，柳市方向从国道线和隧道方向进城，双向普遍拥堵，特别是在16：3020：30之间，现象尤为严重。新建的乐清直通柳市的交通线路车流量很小。从翁垟方向，到象阳或黄华一线，虽然车流较小，但由于为乡间道路，一旦车辆集体通过，立即发生堵塞。象阳驶往柳市方向道路维修，路况很不好。虹桥大荆一线，南阳村附近正进行河流改道改建工程，清江-雁荡山大荆一线时常有进行道路维护。此外，到芙蓉的另一条路：瑶岙隧道由于途经瑶岙村，村内道路并不是十分发达，好在车流并不是很大，较为通畅。乐清市内公共汽车线路方面：乐清中学门口仅有8路公共汽车直达。每当放假时，部分8路汽车会改变线路，开直达车站，但这类车普遍异常拥挤，且等待时间很长。而乘坐普通线路的8路公共汽车，随要花上更多的时间，但仍然能够到达车站。车站方面，虹桥方向，芙蓉方向车辆状况一般，但大荆车异常拥堵，经常到了18：30之后还有大批学生无车可坐。柳市方向和北白象方向一般在15：30到达的同学，17：30才能乘到车，再迟就很可能没有乘坐机会了。翁垟和黄华方向的压力则较柳市方向较为轻松。出租车方面，乐清出租车在学生放假期间很容易乘机抬价，且不允许单人包车，强行拼车。而虹桥、柳市等地则状况较好，价格也较为公道。从乐清市交警队获得的信息：G104一线在“乐清柳市”段、“乐清中学门口”、“雁荡山大荆”段极易发生拥堵，但G15高速大荆出入口（雁荡山）附近则情况较为好，“乐清”出入口、“虹桥”出入口、“白鹭屿”（北白象）出入口这几个出入口，不出意外情况，则实时保持通畅。G15高速“温州大桥（北白象）湖雾岭（大荆）”一线基本保持通畅。六、综合分析结合以上三次的调查结果，我们进行了最终的数据分析。造成乐清中学放假时如此拥堵的原因有一下几点：1.学校门口的交通支道为“死胡同”，由于历史遗留原因未能实现双向与主干道通车，致使车辆的来去十分拥挤。2.私家车的扎堆涌入及家长们随意地停摆车辆造成行车不便；3.出租车强行拼客，不顾交通实际状况，混乱行驶，致使交通开始拥堵；4.乐清中学与鹤阳中学近年来人数激增，一到放假，几乎4000人同时涌出校门，致使三轮车、电瓶车等车辆大量涌入，对原本紧张的交通火上添油。造成家长车辆在主干道寸步难移，同学们迟迟不能到家的原因，我们分析认为：1.私家车的不遵守交通规则，擅自驶入逆向车道，造成交通拥堵；2.家长们的道路选择过于同质化，使得某些路段的车流超过负荷；3.家长选择的时间过于集中，使得这种集中发生，最终导致大范围的拥堵。造成同学们难以乘到公共汽车的原因，我们分析认为：主要是过多的同学（我校5000人，还有其他同时放假的学校呢？）选择了同样的出行方案，造成了某几条公共汽车线路瞬时拥挤，造成乘车难的问题。于是，我们接着分析了转乘的问题，经过各个线路的拆解，考虑了在转乘的损耗时间，我们发现，即使是这样计算出来的结果，也只比直达线路（闲时）慢了最多20分钟，而一旦到了高峰时间，直达线路可不就是20分钟的等待时间了。比如：乐清柳市，我们在上文就知道15：30到达的同学，17：30才能乘到车，而若是改乘“乐清岐头”，再转乘“岐头柳市”，则一般在17：00可到达。关于私家车的线路选择问题，综合现有的交通信息和从交警队了解到的道路交通信息，我们认为私家车通畅走的，都是从调查中得知通畅比较拥堵的道路。并且，家长在学校门口和孩子也并没有沟通好，联系好时间，致使花费的时间更加长。另外，某些主干道的反复维修也造成了高峰时段极大的影响。公共汽车方面，我们分析认为：公共汽车的运力不足仍未主要原因，主要表现在单次载客量仅有1820人左右，而与我们平时在杭州所见的40人的公车相比，相形见拙。另外，营运时间不足，也是一大原因。若能像虹桥车一样运营至21：30，则所有的同学应该都能踏上回家的班车。从第一个部分的研究来看，我们认为学校方面也要承担相应的责任。对于校门口车辆不遵守交通规则这一现象，我们认为，学校可以适当采取措施，主动引导车辆，使得校园周边的交通压力能够有相应的减缓。此外，再结合对于同学们的调查问卷来看，同学们的行李并不是沉重的，因此，我认为这对于“转乘”来说是一个十分有利的条件。另外，同学们还普遍扎堆在一个时间段出行，这一点也是我们值得去优化和探讨的。并且，步行，作为一种特殊的“交通方式”，也值得我们去思考和探索。七、方案设计与优化对于乘坐非私家车的同学：如果您选择了乘坐非私家车，那么，尽量减少携带的行李，做到轻便出行。如果您的家庭条件允许，最好和3、4个同学一起，步行至离学校大约1.5公里的交警大队门口，在那里乘坐出租车。这样，就可以避免某些出租车司机的强行拼客和漫天要价。乘坐之后，建议司机走新四环路，若是柳市方向则可在四环拥堵是选择新三环，而虹桥方向的同学则可以直接有新四环行至收费站，进入G104国道。这样，行走1.5公里所花去的20分钟要远远比在校门口堵半个小时要节省。如果您的家庭条件一般：1.虹桥方向：直接在国道线旁等待“虹桥乐清”公共汽车，根据收集的数据来看，虹桥车是有很大的载客量的。而前往“大荆”和“芙蓉（清江）”等地的同学则必须先前往车站，因为从统计数据来看，这两类车基本无空位。可以选择拥挤的“直达8路”或“全程8路”再在东塔公园下车转乘“2路”，明显较8路要快。达到车站，若已无希望乘上这两个班车的同学，应果断乘“虹桥乐清”车辆，达到虹桥之后再转乘“虹桥芙蓉”或“虹桥清江”的班车，而大荆的同学则可就近选择前往“雁荡山”或在虹桥招揽“大荆车”（因为虹桥有下客）。或几个同学合租出租车，此时，出租车的价格已经趋于正常水平。2.柳市方向：直接乘“直达8路”，到达车站，若已无希望乘坐“柳市”和“北白象”的直达车，则可选择从岐头转乘，到达柳市，再从柳市转乘至北白象。且此转乘线路客流稳定，很少出现拥堵现象。此外，由于柳市、北白象、黄华等地的交通网络灵活，同学们亦可先乘坐至黄华，然后选择下一步的转乘，到达象阳、翁垟、北白象等地。3.乐成镇地区：考虑到“全程8路”的同样爆满，乐成镇的同学应尽量选择步行出行，行程1.7公里到达市二中，可转乘12路公共汽车，或继续前行，到达东塔公园，可转乘2、3、4、7、8、12路公共汽车，这几辆公共汽车基本上涵盖了乐成镇的大部分地区，同学们基本可以达到家中。如果您的家庭条件允许，私家车接送：我们建议您推迟出行的时间，大概晚于放假之后的半个小时，这样就能避开乘坐公共汽车的那一部分同学与您扎堆所造成的拥挤。到达之前，请您先与您的孩子联系好，在您的孩子一切准备就绪后，让您的孩子在校门口等待您。到达之后，随停随走。1.虹桥方向：出学校，直接向左上104国道，若左侧拥挤，则可考虑向右行驶，然后进入新三环，之后马上转入新四环向东行驶，进入104国道。一直向前行驶。到达天成乡附近，若预见前方拥堵，则可右转进入天成乡，最后多行驶3公里到达虹桥镇。若前往芙蓉镇，则建议到达虹桥镇后直接向瑶岙方向行驶，走瑶岙隧道，到达芙蓉，比走104国道节省30分钟，且道路通畅。前往大荆，则毋须驶入虹桥镇，直接在郊区驶上G15高速，直通大荆。不推荐走104国道，因为河道改造缘故，该段道路交通紧张。2.柳市方向：出学校，直接向右上104国道，然后进入新三环，之后马上转入新四环向西行驶，进入岔口。若是前往北白象方向，则可考虑向左上G15高速，柳市、翁垟、象阳、黄华方向则向左直行。特别注意，此处新建一条直通柳市的公路，车流量极小。故柳市和象阳方向可选择这条道路。黄华、翁垟方向考虑到柳市镇内的拥挤交通，仍选择工业区道路行驶。不推荐走104国道，因为此时国道线满负荷运转，堵车十分严重。3.乐成方向：出学校，建议走新三环，在双雁路口右转进入市区。尽量不走建设路、南大街，推荐行驶环城路。对于学校方面的意见：学校应实施类似错时放假、主动维护校园周边交通秩序等方式，从而使校园周边的人流量和车流量减少，使得出行更加通畅。附1：校园周边交通环境调查记录表记录时间： 记录人： 校园周边车流量统计时间段车辆数（画“正”字计数）12：3013：0013：0013：3013：3014：0014:0014：3014：3015：0015：0015：3015：0016：00车辆平均驶入学校再驶出主干道所用时间时间段记录时间再次记录时间备注12：3013：0013：0013：3013：3014：0014:0014：3014：3015：0015：0015：3015：0016：00公共汽车间隔及还可载客量大荆车虹桥车芙蓉车8路车（记录每一辆车的驶过时刻）其他事项记录区：附2：在校学生地域分布及交通方式选择调查1. 请问您的现居地在哪个地区？A乐成 B虹桥 C柳市（电器城）D芙蓉（清江） E大荆（雁荡） F象阳、翁垟 G北白象 H其他 2. 请问您的回家使用的交通工具一般为什么？A 公共汽车 B私家车 C步行 D自行车 E其他3. 若是乘坐公共汽车，您一般是选择直达还是转乘？A 直达 B转乘 C无所谓4. 假设你是乘私家车，那么你认为以下哪个是你选择他的原因？A有面子 B携带物品方便 C公车太过拥挤 D身体原因E其他原因5. 假如您乘坐私家车，您的家长是如何选择行车线路的？（多选） A选择老国道线 B选择新国道线 C选择高速公路 D选择新建环路 E选择大街道 F选择小巷路6. 您在放假的时候一般何时离校？A 一下课马上离校 B在寝室花上10分钟左右收拾后离校C一般在放假后20分钟1小时内离开D继续在学校里学习，直到16：00左右最后离校7. 离校时，你的行李一般多吗？A 几乎没有 B只有一个书包 C一个书包，一小袋衣服D一个书包，不止一袋衣服或一大袋衣服