□ 孫 榮，魯 鳳，魏 明

(南通大學(xué)，江蘇 南通 226019)

1 引言

隨著城市的快速發(fā)展，而公交整體服務(wù)水平并沒有隨城市的發(fā)展得到顯著提升。因此，亟待進(jìn)行公交線網(wǎng)的特征分析，據(jù)此優(yōu)化調(diào)整公交線網(wǎng)，提高居民公交出行的滿意度[1-2]。部分學(xué)者將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)引入分析公交網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)特性，主要涉及公交線路之間競(jìng)爭(zhēng)和合作關(guān)系、公交線路重要性、公交網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，較少涉及公交可達(dá)性方面。本文以南通公交為例，用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)知識(shí)理論對(duì)城市公交網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性進(jìn)行特征分析，分析公交線網(wǎng)規(guī)劃存在的問題，并提出改善方案。

2 公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

本文中站點(diǎn)的可達(dá)是指兩個(gè)站點(diǎn)是否可以通過單線路直達(dá)或至多2次換乘的方式，實(shí)現(xiàn)從起始站點(diǎn)到達(dá)目的站點(diǎn)的轉(zhuǎn)移。當(dāng)兩點(diǎn)可達(dá)，則存在公共邊，據(jù)此構(gòu)建公交可達(dá)性復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型。其構(gòu)建原則如下：①同名站點(diǎn)上下行僅視作單點(diǎn)；②忽略站點(diǎn)物理屬性，抽象成點(diǎn)。

3 公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特征

以南通2017年936個(gè)站點(diǎn)、97條線路作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)造南通核心區(qū)基于站點(diǎn)可達(dá)性的公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，如圖1所示，分析著重于基于可達(dá)性的公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的度分布、聚類系數(shù)、站間平均換乘次數(shù)、關(guān)鍵點(diǎn)等[4]。

圖1 南通核心區(qū)基于可達(dá)性的公交網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3.1 基于可達(dá)性的度分布

度是計(jì)算以某個(gè)點(diǎn)為頂點(diǎn)的邊數(shù)，慣用km表示節(jié)點(diǎn)m的度。通暢度值越大代表其在網(wǎng)絡(luò)中的重要性程度越大。emt=1，代表節(jié)點(diǎn)m、t連邊；反之，則無公共邊，其計(jì)算公式如下:

由于總站點(diǎn)數(shù)為936，所以每個(gè)站點(diǎn)可達(dá)性理論值分布在[1,935]。由圖知，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)的度值分布區(qū)間為[57,935]。以市行政中心西為代表的17個(gè)站點(diǎn)，站點(diǎn)互達(dá)率達(dá)到了100%，但僅占總數(shù)約1.82%；以百奧邁科為代表的13個(gè)站點(diǎn)在線網(wǎng)中可達(dá)性度值最低，開發(fā)潛力巨大?？傮w看可達(dá)性曲線近似y=-0.2484x+987.28的直線，部分點(diǎn)數(shù)據(jù)偏離值過大，但也符合客觀印象，畢竟由于部分線路銜接存在問題，所以即使在二次換乘后部分點(diǎn)可達(dá)性仍較低。

站點(diǎn)的可達(dá)性集中度較高，主要集中在[800,935]這個(gè)大區(qū)間內(nèi)占比約90%，但該結(jié)果包含二次換乘，則占比結(jié)果仍較低?？梢詾楹笃谡军c(diǎn)優(yōu)化指明方向。

3.2 路網(wǎng)聚類系數(shù)

路網(wǎng)聚類系數(shù)表示網(wǎng)絡(luò)的集中化程度用C來表示，是對(duì)路網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)聚類系數(shù)求和后取均值，其中Ci與C公式如下：

Ci代表點(diǎn)i的聚類系數(shù)，li代表與節(jié)點(diǎn)i存在公共邊的點(diǎn)之間的連邊數(shù)量，ki代表節(jié)點(diǎn)i的度值。C代表線網(wǎng)的平均聚類系數(shù)，n代表節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，C取值區(qū)間為[0,1]。利用已知的基于可達(dá)性的網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)，計(jì)算得出線網(wǎng)站點(diǎn)平均網(wǎng)絡(luò)聚類系數(shù)約為0.83，考慮到是包含二次換乘的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的可達(dá)性，該系數(shù)偏低。畢竟，乘客公交出行時(shí)換乘越多出行意愿越低。

3.3 路網(wǎng)站間平均換乘次數(shù)

站間平均換乘次數(shù)表示點(diǎn)間的離散程度。用M來表示，Mi代表點(diǎn)i與其他連通點(diǎn)的總換乘次數(shù)，其中Mi和M公式如下：

dij表示點(diǎn)i、j直接的換乘次數(shù)，dij?{0,1,2}其不為空，Mi越大說明點(diǎn)間換乘次數(shù)越多，離散越嚴(yán)重。平均換乘次數(shù)為1151.239，這代表了點(diǎn)間可達(dá)，至少需要2次才能實(shí)現(xiàn)對(duì)可達(dá)點(diǎn)的遍歷。

3.4 關(guān)鍵站點(diǎn)

當(dāng)點(diǎn)間無直達(dá)線路時(shí)，線路間的換乘點(diǎn)其重要性不言而喻。在站點(diǎn)可達(dá)性有著至關(guān)重要的作用，對(duì)站點(diǎn)通過的線路數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并用L來代表，公式如下:

線路總數(shù)共97條，表示線路i是否途徑該點(diǎn)，如果途徑該點(diǎn)則值等于1；反之，則為0。途徑數(shù)量越多，則該點(diǎn)在線網(wǎng)中的地位越高。最大值為18，最小值為1，平值為2.54，最大值對(duì)應(yīng)點(diǎn)為政務(wù)中心、疾控中心，是網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵換乘點(diǎn)，是對(duì)路網(wǎng)有著深刻影響的樞紐站。

4 可視化

利用百度GIS和Echart3，結(jié)合asp.net技術(shù)，將數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的公交基礎(chǔ)線路可視化的顯示在百度GIS上,計(jì)算得到的公交數(shù)據(jù)指標(biāo)生成json格式數(shù)據(jù)，再以轉(zhuǎn)移曲線圖、散點(diǎn)圖、熱力圖等形式進(jìn)行多形態(tài)的展示。圖2利用空間動(dòng)態(tài)曲線對(duì)點(diǎn)間的可達(dá)性進(jìn)行可視化描述。圖3通過地圖和散點(diǎn)圖結(jié)合的形式，并借助顏色對(duì)站點(diǎn)重要性進(jìn)行分類，直觀的刻畫出了線網(wǎng)中的關(guān)鍵站點(diǎn)，可以為后期線路優(yōu)化調(diào)整提供參考和支持。

圖2 站間可達(dá)性轉(zhuǎn)移曲線圖

圖3 站點(diǎn)重要性散點(diǎn)圖