徐良杰 劉翔禾

(武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 武漢 430063)

基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的中小城市公交網(wǎng)絡(luò)特性分析*

徐良杰 劉翔禾

(武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 武漢 430063)

為分析我國(guó)中小城市公交網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性，促進(jìn)中小城市公共交通的健康發(fā)展.以中小城市公交網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，基于L空間和P空間方法建立公交站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和公交換乘網(wǎng)絡(luò)模型，利用Matlab統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度、聚集系數(shù)、度及度分布，對(duì)黃石市公交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)證分析.結(jié)果顯示，黃石市公交網(wǎng)絡(luò)在演化過程中，既有優(yōu)先增長(zhǎng)機(jī)制，又具有隨機(jī)連接因子.另外，通過對(duì)比分析黃石市與大城市公交網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)特性統(tǒng)計(jì)值，總結(jié)了中小城市公交網(wǎng)絡(luò)特性中的不足之處，并針對(duì)這些問題提出了參考建議.

公交網(wǎng)絡(luò)；LP空間法；復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；中小城市；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；特性分析

0 引 言

由于地理環(huán)境及政治、經(jīng)濟(jì)定位的不同，不同城市公共交通的結(jié)構(gòu)也各有特色，相比于大城市公共汽車、地下鐵道、有軌電車、輪渡等多元化結(jié)構(gòu)的公共交通系統(tǒng)，在我國(guó)中小城市中，公共汽車交通(以下簡(jiǎn)稱“公交”)在城市公共交通系統(tǒng)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位.城市公交主要由公交線路及公交站場(chǎng)組成，具有投資小、可達(dá)性好的特點(diǎn)，但其舒適性和安全性較差.根據(jù)不同的方法，可將公交線路及站場(chǎng)抽象為由節(jié)點(diǎn)和連線組成的城市公交網(wǎng)絡(luò).

自20世紀(jì)90年代Watts及Barabási分別提出了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的小世界特征和無標(biāo)度性質(zhì)以后，作為研究網(wǎng)絡(luò)特性新思路的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前已滲透到社會(huì)學(xué)科、生命學(xué)科、工程學(xué)科等眾多的領(lǐng)域內(nèi)，其中復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用包括軌道交通網(wǎng)絡(luò)、航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域公路網(wǎng)絡(luò)、公共交通網(wǎng)絡(luò)等方面[1-4].國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)我國(guó)北京、上海、武漢等城市的公交網(wǎng)絡(luò)特性展開了研究[5-7]，但研究集中在我國(guó)大、特大城市，缺乏以公交作為主要交通工具的中小城市.文中以湖北省黃石市的公交網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，分析其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性，通過與大城市公交網(wǎng)絡(luò)的特性統(tǒng)計(jì)值比較，提出中小城市公交網(wǎng)絡(luò)特性的不足.

1 中小城市公共交通特性概述

與大城市相比，我國(guó)中小城市公共交通具有明顯的差異性.首先，城市規(guī)模是制約中小城市公共交通發(fā)展的重要因素之一.中心城區(qū)用地狹小，受自然地形環(huán)境因素的影響，呈現(xiàn)組團(tuán)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重限制了公交線路的規(guī)劃布局，造成部分線路重復(fù)系數(shù)較大.其次，道路基礎(chǔ)設(shè)施落后.相當(dāng)一部分中小城市的老城區(qū)道路狹窄，公交?？空娟惻f，而考慮到歷史文化遺跡的保護(hù)問題，道路設(shè)施的改建具有相當(dāng)大的難度.更重要的是，雖然城市公共交通具有集約、高效、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，是解決城市交通問題的必然途徑，但是公交出行的比例仍然偏低[8].這與中小城市居民的出行規(guī)律密切相關(guān)，一方面中小城市居民的平均出行距離較短；另一方面隨著人民生活水平的提升，居民更傾向于選擇自行車、摩托車、步行等交通工具，在滿足舒適度的同時(shí)保證出行時(shí)間在可接受的范圍內(nèi)[9].

2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性參數(shù)

2.1 平均路徑長(zhǎng)度

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中平均路徑長(zhǎng)度L被定義為任2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間距離的平均值，根據(jù)公交網(wǎng)絡(luò)不同的建模方式，平均路徑長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)不同的實(shí)際意義.在不考慮節(jié)點(diǎn)至自身距離的情況下，包括n個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)其平均路徑長(zhǎng)度為

(1)

式中：L為平均路徑長(zhǎng)度；n為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)；dij為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間最短路徑經(jīng)過的邊數(shù).

2.2 聚集系數(shù)

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中聚集系數(shù)C被定義為節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)之間實(shí)際存在的邊數(shù)與可能存在的最大邊數(shù)之比，節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)反映網(wǎng)絡(luò)局部的稀疏程度.

設(shè)網(wǎng)絡(luò)中存在一節(jié)點(diǎn)i，它的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)為j，該節(jié)點(diǎn)聚集系數(shù)的計(jì)算式為

(2)

式中：Ci為節(jié)點(diǎn)i的聚集系數(shù)；j為節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)；Ei為鄰居節(jié)點(diǎn)之間實(shí)際存在的邊數(shù).

2.3 度及度分布

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i的度定義為與節(jié)點(diǎn)i直接相連節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，度分布指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度的分布情況，用分布函數(shù)P(k)表示，即對(duì)一個(gè)隨機(jī)選擇的節(jié)點(diǎn)其度為k的概率.而針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)空間，節(jié)點(diǎn)度的含義也不同：L空間中，節(jié)點(diǎn)的度表示經(jīng)過1站即可到達(dá)站點(diǎn)的數(shù)目，一定程度上反映了節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度；P空間中，節(jié)點(diǎn)的度表示不需換乘即可到達(dá)站點(diǎn)的數(shù)目，反映了公交站點(diǎn)的可達(dá)性.

具有“增長(zhǎng)特性”及“優(yōu)先連接特性”的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過演化，最終會(huì)形成節(jié)點(diǎn)的連接度沒有明顯特征長(zhǎng)度的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)[10].隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張及經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市公交網(wǎng)絡(luò)中不斷有新的線路加入，舊的線路取消、改線，而且在新增及改線的過程中，考慮到換乘和停放的便捷性，公交線路更傾向于連接已有的樞紐站點(diǎn)及綜合場(chǎng)站，理論上城市公交網(wǎng)絡(luò)最終演化為無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò).無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)多數(shù)節(jié)點(diǎn)度較低，少數(shù)節(jié)點(diǎn)有較大的度，而節(jié)點(diǎn)的度分布服從冪律分布(P(k)∝k-γ)是無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的重要特性.相反，節(jié)點(diǎn)的度集中在某一峰值，以指數(shù)的速度衰減，這類網(wǎng)絡(luò)稱為均勻網(wǎng)絡(luò)或隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其冪律分布和指數(shù)分布分別在雙對(duì)數(shù)和半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中呈線性.

針對(duì)北京市公交網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性的研究，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出不同的觀點(diǎn):度分布服從指數(shù)分布，網(wǎng)絡(luò)具有隨機(jī)連接特性[11];度分布服從冪律分布，網(wǎng)絡(luò)具有無標(biāo)度特性[12-13].觀察北京市公交網(wǎng)絡(luò)在SpaceP和SpaceL內(nèi)度分布曲線的形狀，發(fā)現(xiàn)在半對(duì)數(shù)及對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下，分布曲線僅部分呈現(xiàn)線性.表明公交網(wǎng)絡(luò)在演化過程中，同時(shí)具有優(yōu)先連接及隨機(jī)連接機(jī)制，即在規(guī)劃公交線路時(shí)，優(yōu)先選擇已有換乘便捷的樞紐站，但考慮到道路通行條件、站距、出行需求等實(shí)際因素，會(huì)隨機(jī)選擇其他站點(diǎn)連接.

3 公交網(wǎng)絡(luò)建模

3.1 假設(shè)條件

1) 公交線路上行和下行經(jīng)過的站點(diǎn)相同.某些線路上行經(jīng)過站點(diǎn)A，下行可能不經(jīng)過站點(diǎn)A，忽略這些差別考慮雙向經(jīng)過的全部站點(diǎn)，即將公交網(wǎng)絡(luò)抽象為無向網(wǎng)絡(luò).

2) 網(wǎng)絡(luò)中各連線的權(quán)重均為“1”.不考慮鄰近站點(diǎn)間的道路交通流特性，即將公交網(wǎng)絡(luò)抽象為非加權(quán)網(wǎng)絡(luò).

3) 考慮不同線路站點(diǎn)名不同卻在空間中為同一站點(diǎn)的情況.

3.2 網(wǎng)絡(luò)模型

根據(jù)不同的抽象規(guī)則，可將公交實(shí)際運(yùn)行線路抽象為不同的公交網(wǎng)絡(luò)模型.一般來說，城市公交網(wǎng)絡(luò)的建模方式分為：公交站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(SpaceL)、公交線路網(wǎng)絡(luò)(SpaceC)、公交換乘網(wǎng)絡(luò)(SpaceP)3種.L空間及P空間將公交站點(diǎn)視為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，在L空間中，若2站點(diǎn)在同1條公交線路中且相鄰，則對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連；而在P空間中，同1條公交線路中任2站點(diǎn)間均有邊相連.下面通過一個(gè)實(shí)例說明公交站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)及公交換乘網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，假設(shè)一實(shí)際公交線網(wǎng)有a,b,c 3條公交線路，這3條公交線路共經(jīng)過8個(gè)站點(diǎn)，其中a路依次經(jīng)過1,2,3,4號(hào)站點(diǎn)；b路依次經(jīng)過2,5,3,6,7號(hào)站點(diǎn)；c路依次經(jīng)過4,7,8號(hào)站點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的公交網(wǎng)絡(luò)L及P見圖1.

圖1 公交網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.3 模型研究方法

通過公交營(yíng)運(yùn)線路表確定公交站點(diǎn)數(shù)為N，依次編號(hào)得到公交站點(diǎn)編號(hào)表，將公交營(yíng)運(yùn)線路表中的站點(diǎn)名替換為對(duì)應(yīng)的編號(hào)，建立公交線路矩陣(無站點(diǎn)的記為0).由此，2.2中由3條線路組成公交網(wǎng)絡(luò)實(shí)例的線路矩陣為

建立的公交站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)及公交換乘網(wǎng)絡(luò)用鄰接矩陣表示，其中鄰接矩陣的元素aij滿足條件如下.

直接觀察圖1網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)容易發(fā)現(xiàn)L及P空間的鄰接矩陣如下.

在研究實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的過程中，考慮到節(jié)點(diǎn)及連線的復(fù)雜性，利用Matlab編程，將公交線路矩陣轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)及P空間下的鄰接矩陣，利用Floyd算法在鄰接矩陣的基礎(chǔ)上，求得任意站點(diǎn)間距離的最短路矩陣，并統(tǒng)計(jì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)特征值.

4 實(shí)證分析

以湖北省黃石市公共交通系統(tǒng)為例，針對(duì)黃石市現(xiàn)有的36條公交線路，398個(gè)公交站點(diǎn).采用3.3中的模型研究方法分析計(jì)算得到如下結(jié)果.

4.1 平均路徑長(zhǎng)度

L空間中，節(jié)點(diǎn)對(duì)之間距離的分布情況見圖2.其中，最短路矩陣中元素的最大值為72，對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)對(duì)為(216，376)，根據(jù)站點(diǎn)編號(hào)表反推，對(duì)應(yīng)站點(diǎn)為(河口鎮(zhèn)街口，劉少嶺).作為城市交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，公交網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋了城市的地理范圍，公交網(wǎng)絡(luò)的“直徑”(距離的最大值)一定程度上反映了城市及其公交網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模.平均路徑長(zhǎng)度為19.105 6，說明黃石市居民選擇公共汽車為交通工具時(shí)，一次出行平均經(jīng)過約19個(gè)公交站點(diǎn).

圖2 L空間下路徑長(zhǎng)度分布

P空間中，平均路徑長(zhǎng)度即乘車次數(shù)，直接反應(yīng)了公交系統(tǒng)的便捷程度(乘車次數(shù)=換乘次數(shù)+1)，圖3為一次公交出行換乘次數(shù)的分布情況.計(jì)算發(fā)現(xiàn)，0.23%的公交出行需要經(jīng)過4次換乘才能到達(dá)目的地，平均路徑長(zhǎng)度為2.236 5，即居民每次公交出行平均需要換乘1.236 5次.

圖3 P空間下?lián)Q乘次數(shù)分布

4.2 聚集系數(shù)

聚集系數(shù)較大的節(jié)點(diǎn)具有較好的網(wǎng)絡(luò)局部連通性.規(guī)定鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)為1的節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)為0，圖4為L(zhǎng)空間節(jié)點(diǎn)聚集系數(shù)的分布情況， 398個(gè)節(jié)點(diǎn)的平均聚集系數(shù)為0.078 8，其中79.9%節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)為0(包括26個(gè)僅有1個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn))，非零的節(jié)點(diǎn)中，約46%節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)分布于0.3～0.4間，聚集系數(shù)為1的節(jié)點(diǎn)僅有12個(gè).

圖4 L空間下聚集系數(shù)分布

圖5 P空間下聚集系數(shù)分布

圖5為P空間節(jié)點(diǎn)聚集系數(shù)的分布情況，其中大部分節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)為1，這是因?yàn)橥粭l線路上的節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)連接并構(gòu)成一個(gè)全局耦合的子圖，沒有其他線路經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)聚集系數(shù)必為1，故聚集系數(shù)較小的節(jié)點(diǎn)具有較好的換乘特性.黃石市公交換乘網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的平均聚集系數(shù)為0.778 8，其中聚集系數(shù)為1的節(jié)點(diǎn)有183個(gè)，占總數(shù)的近46%，而近38%節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)分布于0.4～0.7間，具有最小聚集系數(shù)0.273 0的節(jié)點(diǎn)為陳家灣，2路、3路等共計(jì)12條線路途徑陳家灣，表明其具有良好的換乘性能.

4.3 度及度分布

黃石市公交站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)度的平均值為2.472 4，表示平均每個(gè)站點(diǎn)有2.472 4個(gè)站點(diǎn)與之相鄰.具有最大度值7的節(jié)點(diǎn)有3個(gè)，依次是：電信大樓、中心醫(yī)院、陳家灣，位于黃石CBD地區(qū)附近.P空間中，黃石市公交換乘網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度的平均值為57.869 3，而陳家灣(k=198)、老火車站(k=188)度值排名前二.

圖6～7分別為黃石市公交站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和公交換乘網(wǎng)絡(luò)依次在線性坐標(biāo)系、半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系及雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系的度分布情況.由圖6可知，在線性坐標(biāo)系中，黃石市站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的度分布于2.3～2.5處達(dá)到頂峰，隨著度值得增加，概率以指數(shù)的速度下降；半對(duì)數(shù)及雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下節(jié)點(diǎn)的度分布與線性坐標(biāo)系下的類似，在末尾都呈現(xiàn)出直線的形式.

圖6 L空間下節(jié)點(diǎn)度的分布

圖7 P空間下節(jié)點(diǎn)度的分布

相比于公交站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，圖7所示的公交換乘網(wǎng)絡(luò)的度分布更顯得“雜亂無章”:在3種坐標(biāo)系下，曲線從度值為30處開始逐漸減少到達(dá)100左右出現(xiàn)回升，從120處繼續(xù)減少至175又出現(xiàn)上升趨勢(shì).在半對(duì)數(shù)和雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下，曲線末尾也呈現(xiàn)出直線的形式，難以辨別公交網(wǎng)絡(luò)中度分布的形式.可能是受到城市地理空間的約束，一方面中小城市公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對(duì)較小，節(jié)點(diǎn)度的分布規(guī)律不明顯；另一方面，公交線路的調(diào)整優(yōu)化必須以城市道路條件為基礎(chǔ).

5 公交網(wǎng)絡(luò)特性分析

5.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)參數(shù)結(jié)果對(duì)比

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，作為城市基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施重要組成部分之一的城市公交，其發(fā)展應(yīng)與城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大相適應(yīng).大城市一般具有較成熟、完善的城市公交體系，然而與大城市相比，中小城市的交通問題是制約其發(fā)展的重要因素[14].結(jié)構(gòu)決定功能，通過將以北京、上海、武漢為代表的大城市復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)參數(shù)與黃石市對(duì)比，分析我國(guó)中小城市公交線網(wǎng)的發(fā)展情況，見表1.

如表1所示，北京、上海等特大城市公交線路及站點(diǎn)數(shù)在中小城市的十倍以上.SpaceL內(nèi)各統(tǒng)計(jì)參數(shù)直接反應(yīng)了城市公交線網(wǎng)的稀疏程度，與北京、武漢等大城市相比，黃石市居民公交出行平均多經(jīng)過5個(gè)站點(diǎn)左右，而節(jié)點(diǎn)的平均度和聚集系數(shù)均小于大城市，主要是因?yàn)楣痪€網(wǎng)密度較低，鄰近站點(diǎn)缺乏公交線路連接.SpaceP反應(yīng)城市公交網(wǎng)絡(luò)的換乘特性，較小的平均路徑長(zhǎng)度表明平均換乘次數(shù)較少，而相對(duì)較低的平均度值和較大的聚集系數(shù)表明大多數(shù)公交站點(diǎn)為不具備換乘功能的中途?？空?

表1 不同城市復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)比

注：-平均路徑長(zhǎng)度；D-網(wǎng)絡(luò)直徑；-平均度；-平均聚集系數(shù)；kmax-最大度值.

5.2 問題與建議

中小城市常規(guī)公共交通體系與大城市相比，具有明顯的差異性，尤其在公交網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模功能方面存在較大差距，據(jù)上分析，我國(guó)中小城市公共交通突出問題歸納如下.

1) 中小城市公交網(wǎng)絡(luò)Hub節(jié)點(diǎn)少且功能不完善.具體表現(xiàn)為：換乘樞紐站數(shù)量嚴(yán)重不足，且主要集中在中心城區(qū)；停車保養(yǎng)場(chǎng)規(guī)模小，無法滿足所有周轉(zhuǎn)公交車輛的保養(yǎng)、維修需求；中途?？空驹O(shè)施簡(jiǎn)陋，其中有相當(dāng)一部分站點(diǎn)設(shè)置隨意、設(shè)計(jì)不規(guī)范，且大多采用“直線型”?？康男褪?，對(duì)道路交通流影響較大.

2) 公交線路網(wǎng)布局規(guī)劃不合理.公交線路在中心城區(qū)的重復(fù)系數(shù)高、線網(wǎng)密度大，而連接中心城區(qū)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)、片區(qū)及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的公交線路不足，甚至缺失，造成居民出行不便.

3) 居民交通意識(shí)薄弱.一方面，公交吸引力不足，居民出行選擇常規(guī)公交的比例不高；另一方面，在狹小的道路空間內(nèi)公交車、摩托車、電動(dòng)車等多種交通方式混行及市民隨意橫穿馬路的行為嚴(yán)重干擾交通流的正常運(yùn)行.

針對(duì)中小城市常規(guī)公共交通系統(tǒng)存在的問題，以黃石市為例，提出對(duì)中小城市公共交通發(fā)展的建議.

1) 增設(shè)公交樞紐站，完善現(xiàn)有樞紐站功能及設(shè)施，實(shí)現(xiàn)公交內(nèi)部、公交與其他方式間的便捷換乘.如案例中，P空間下陳家灣(k=198)和老火車站(k=188)度值排名前二，第三位新街口(k=160)與前2位差距較大，從地理位置上看陳家灣和老火車站位于中心城區(qū)附近.建議打造包括陳家灣、沈家營(yíng)、桂林南路客運(yùn)站、黃石北站、鐵山廣場(chǎng)、花湖開發(fā)區(qū)、黃金山開發(fā)區(qū)等在內(nèi)的公交換乘樞紐多元化格局.

2) 根據(jù)城市外圍公交客流特征主要包括客流需求特點(diǎn)、出行特征、客流分布情況等，加強(qiáng)中心城區(qū)與各鎮(zhèn)區(qū)及各鎮(zhèn)區(qū)之間公交線路的連通性，比如案例中：建設(shè)途徑發(fā)展大道連接黃石北站與下陸區(qū)、途徑金山大道或大棋路連接黃金山開發(fā)區(qū)與汪仁、途徑月亮山或黃思灣隧道連接中心城區(qū)與汪仁的線路.同時(shí)建設(shè)各片區(qū)內(nèi)部環(huán)線，滿足居民出行需求.

3) 借鑒大城市先進(jìn)的公交管理技術(shù)，引進(jìn)系統(tǒng)調(diào)度、綜合服務(wù)、信息網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，提高公交服務(wù)水平，增強(qiáng)城市公交吸引力，加強(qiáng)交通管理.

6 結(jié) 論

1) 與大城市相比，中小城市公交網(wǎng)絡(luò)平均出行距離長(zhǎng)，但換乘次數(shù)較少.

2) 中小城市公交網(wǎng)絡(luò)在演化過程中，既有優(yōu)先增長(zhǎng)機(jī)制，又有隨機(jī)連接因子.

3) 中小城市常規(guī)公交系統(tǒng)主要存在：交通場(chǎng)站設(shè)施簡(jiǎn)陋過于集中；缺乏連接城區(qū)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的線路；居民交通意識(shí)不高混行現(xiàn)象嚴(yán)重.

文中僅從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)的角度對(duì)城市公交無向非加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的特性進(jìn)行了研究，在下一步的研究中，可以結(jié)合交通流特性，加入網(wǎng)絡(luò)邊權(quán)的賦值問題對(duì)中小城市公交網(wǎng)絡(luò)特性深入分析.同時(shí)在突發(fā)事件下，局部路段遭到破壞整個(gè)網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出的脆弱性也有待進(jìn)一步研究.

[1]ZHANG J H, WANG S L, ZHANG Z J, et al. Characteristics on hub networks of urban rail transit networks[J]. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications,2016,447:502-507.

[2]WANDELT S, SUN X Q. Evolution of the international air transportation country network from 2002 to 2013[J]. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review,2015,82:55-78.

[3]鄧亞娟,楊云峰,馬榮國(guó).基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2010,23(1):98-104.

[4]SOH H, LIM S, ZHANG T Y, et al. Weighted complex network analysis of travel routes on the singapore public transportation system[J]. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications,2010,389(24):5852-5863.

[5]張君超.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的城市公交網(wǎng)絡(luò)特性分析與演化研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2010.

[6]惠偉,王紅.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在城市公交網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)證分析[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2008,18(11):217-219.

[7]李川.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的城市公共交通網(wǎng)絡(luò)連通性研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2014.

[8]CHIOU Y C, JOU R C, YANG C H. Factors affecting public transportation usage rate: geographically weighted regression[J].Transportation Research Part A: Policy and Practice,2015,78:161-177.

[9]石飛,王煒,陸建.中小城市公共交通發(fā)展模式研究[J].規(guī)劃師,2004,20(6):76-77.

[10]汪小帆,李翔,陳關(guān)榮.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2006(1):1-17.

[11]常鳴,馬壽峰.我國(guó)大城市公交網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實(shí)證研究[J].系統(tǒng)工程學(xué)報(bào),2007,22(4):412-418.

[12]高自友,吳建軍,毛保華,等.交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性及其相關(guān)問題的研究[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2005,5(2):79-84.

[13]鄭嘯,陳建平,邵佳麗,等.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的北京公交網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)分析[J].物理學(xué)報(bào),2012,61(19):95-105.

[14]韓冬.中小城市公交線網(wǎng)規(guī)劃研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

The Characteristic Analysis of Transit Network in Small Cities Based on the Complex Network Theory

XU Liangjie LIU Xianghe

(SchoolofTransportation,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430063,China)

To analyze the topological characteristics of transit networks of small cities in China and to promote the healthy development of public transportation in small cities, models of transit station network and transfer network are established based on SpaceLand SpacePmethods based on the transit networks of small cities. An empirical analysis of the transit network in Huangshi city is conducted by calculating the average path length, clustering coefficient, degree and degree distribution of statistics networks in MATLAB software. The results show that the transit network of Huangshi city has both the preferential growth mechanism and random growth factor in the process of evolution. The deficiencies of transit networks in small cities are summarized by comparing the static statistical characteristics of Huangshi city with other big cities in China, and some reference suggestions are proposed to mitigate these dificiencies.

transit network; spaceLandP; complex network; small cities; topology; characteristic analysis

2016-10-09

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51578433)、留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)項(xiàng)目(20131792)資助

U491.17

10.3963/j.issn.2095-3844.2016.06.002

徐良杰(1968—)：女，博士，教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)榻煌ㄐ畔⑴c控制及交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理