王沙沙

摘 要：本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，首先提取復(fù)雜城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的特征，利用UCINET建立其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用TOPSIS方法根據(jù)其特征構(gòu)造節(jié)點(diǎn)意義模型，并以南京地鐵為例對(duì)軌道交通站點(diǎn)進(jìn)行排序，確定南京市軌道交通線網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，為提高軌道交通運(yùn)營(yíng)管理水平提供參考。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);站點(diǎn)重要度

伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的城市開(kāi)始進(jìn)行軌道交通建設(shè)，部分城市已經(jīng)形成了以軌道交通為主的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的新形勢(shì)下，針對(duì)我國(guó)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，研究如何選擇城市軌道交通中最重要的站點(diǎn)，分析車站在城市軌道交通中的重要性，對(duì)于城市軌道交通的規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)都具有十分重要的意義。

1 城市軌道交通復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)

1.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特征

復(fù)雜性網(wǎng)絡(luò)是多個(gè)單元相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)。單元個(gè)體是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它們之間的關(guān)系是隨機(jī)的。以往研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)真實(shí)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)都具有網(wǎng)絡(luò)行為統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)連通性不足、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和網(wǎng)絡(luò)變動(dòng)性等基本特征。過(guò)去，科學(xué)家們根據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出了一種網(wǎng)絡(luò)模型。研究人員選擇不同的靜態(tài)指標(biāo)來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)特征，即復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特征[1]。

1.2 城市軌道交通復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型

利用空間L法構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，節(jié)點(diǎn)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直觀地反映了實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。從空間上看， R和 P方法主要從網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系考慮網(wǎng)絡(luò)的傳輸關(guān)系，而空間L方法更能反映網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的特征，更能反映城市軌道交通自然網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)。根據(jù)本論文的研究?jī)?nèi)容和城市軌道交通的特點(diǎn)，采用空間L法進(jìn)行軌道交通的開(kāi)發(fā)。

2 城市軌道交通站點(diǎn)重要度評(píng)估

在2018年6月之前，南京地鐵一共有10條線路投入了運(yùn)營(yíng)，線路總長(zhǎng)378千米，共有174座車站，本文將車站逐一編號(hào)后應(yīng)用Ucinet 軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1，在靜態(tài)路網(wǎng)特征指標(biāo)的基礎(chǔ)上，分析了城市軌道交通線網(wǎng)，確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖2：

2.1 度值

站值（站點(diǎn)度值）是與一個(gè)車站直接連接的一個(gè)車站站點(diǎn)的數(shù)目，也就是說(shuō)，在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)車站到另一個(gè)車站的距離對(duì)于一個(gè)傳輸站點(diǎn)來(lái)說(shuō)往往更大。站值越高，在站內(nèi)換乘的線路越多，說(shuō)明車站站點(diǎn)對(duì)整個(gè)城市軌道交通線網(wǎng)的影響越大[2]。

從圖3可以看出，在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中換乘站的度值巨大。換乘線較多，多數(shù)站點(diǎn)度值為2。這一現(xiàn)象符合城市軌道交通線網(wǎng)的基本特征。

2.2 介數(shù)

站點(diǎn)之間的相互依賴關(guān)系反映了節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)城市軌道交通網(wǎng)的重要性。一般而言，經(jīng)過(guò)一個(gè)車站站點(diǎn)的最短路線越多，它就越重要。

2.3 聚類系數(shù)

實(shí)際上，很多大型網(wǎng)絡(luò)都有聚類效應(yīng)，即本地節(jié)點(diǎn)趨向于集中化。軌道交通線網(wǎng)中，城市布局影響著軌道交通的發(fā)展。軌道交通將明顯集中在中心城區(qū)和重要交通節(jié)點(diǎn)。部分地區(qū)的臺(tái)站密度明顯增加，區(qū)內(nèi)臺(tái)站聚類效率也相對(duì)較高。

但由于城市軌道交通線網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，僅有幾個(gè)站點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)三元化，使得節(jié)點(diǎn)聚類系數(shù)大多為0，而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)一般為0?？梢?jiàn)，城市軌道交通線網(wǎng)是一條相對(duì)稀疏的線網(wǎng)。

2.4 特征向量

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，本站特征向量是用相鄰節(jié)點(diǎn)重要性的總和來(lái)表示的，如果連接到一些重要的站點(diǎn)，比如換乘站，則本站特征向量的值會(huì)更大。實(shí)際上，一般情況下，一個(gè)車站與另一個(gè)車站距離越近，如果一個(gè)車站受損，對(duì)另一個(gè)車站的影響就越大，而且客流比其他車站更為密集，也就是說(shuō)，換乘站越重要。下面的圖顯示了南京地鐵車站自身的特征向量：

3 城市軌道交通站點(diǎn)重要度評(píng)估模型

3.1 指標(biāo)權(quán)重的確立

鑒于本研究屬于城市軌道交通線網(wǎng)，在評(píng)價(jià)時(shí)不應(yīng)考慮主觀意見(jiàn)，故采用客觀分配的變異系數(shù)法確定各指標(biāo)的權(quán)重。

變異系數(shù)方法的基本原理是：在評(píng)價(jià)過(guò)程中，單一指標(biāo)數(shù)據(jù)差異越大，可以表達(dá)的信息越多，反映的指標(biāo)差異越大，給具有差異的指標(biāo)賦予的權(quán)重越大。

南京網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的計(jì)算確定為：

3.2 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要度綜合評(píng)估

在多種評(píng)價(jià)方法中， TOPSIS方法具有較高的客觀性和廣泛性。為此，采用 TOPSIS方法對(duì)城市軌道節(jié)點(diǎn)的總體重要性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在 TOPSIS方法的基礎(chǔ)上，本文提出了城市軌道節(jié)點(diǎn)綜合排序的計(jì)算步驟：

（1）構(gòu)造決策矩陣。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由四個(gè)方面組成。假定一個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中。對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)值，基本決策矩陣如下：

（7）根據(jù)接近程度對(duì)節(jié)點(diǎn)重要度進(jìn)行排序。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各節(jié)點(diǎn)與理想解的接近程度進(jìn)行排序，然后再對(duì)各節(jié)點(diǎn)重要度進(jìn)行排序，從而得到城市軌道交通站點(diǎn)的排序結(jié)果。我們可以得出以下結(jié)論：1）大多數(shù)的換乘站，如新街口，南京南站，南京站，都是最重要的。在網(wǎng)絡(luò)中，這些站點(diǎn)連接的數(shù)量越多，其價(jià)值就越高，局部意義就越大，直接連接到換乘站的站點(diǎn)也就越重要。樞紐具有客流聚集、通過(guò)樞紐點(diǎn)向其它線路轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。所以說(shuō)，大部分乘客都要經(jīng)過(guò)這些重要的車站，使這些換乘站具有高度穩(wěn)定性。在網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)這些接線較多、客流較大的車站被拆除時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連通性和功能有很大影響，因此，這些重要的換乘站是網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵站。2）早期和中期修建城市軌道交通線路時(shí)，車站的重要性要高于新建線路。由于南京軌道交通線網(wǎng)具有擴(kuò)張性，因此這兩個(gè)重要站點(diǎn)將分別位于一、二號(hào)線。伴隨著軌道交通線網(wǎng)的擴(kuò)展，新線路上的節(jié)點(diǎn)往往與原有建設(shè)線路上的節(jié)點(diǎn)相連，而這些節(jié)點(diǎn)之間又存在著連接。與其他節(jié)點(diǎn)相比，這些節(jié)點(diǎn)具有更大的吸引力，因而具有更高的重要性。

4 結(jié)語(yǔ)

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的基礎(chǔ)上，建立了城市軌道交通站點(diǎn)重要度綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)南京市軌道交通站點(diǎn)進(jìn)行排序，并以南京市為例對(duì)重要性較高的換乘線路進(jìn)行分析。城市軌道交通線網(wǎng)建設(shè)時(shí)，換乘道路的位置要合理規(guī)劃。運(yùn)行過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)重要車站、線路的預(yù)警，制定應(yīng)急預(yù)案，分析車站在城市軌道交通線網(wǎng)中的重要作用，可以為城市軌道交通線網(wǎng)管理提供決策依據(jù)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]巨玉祥，李文霞，李卓，等.基于客流加載的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵點(diǎn)分析[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2020，22（2）：26-31+47.

[2]李秋璇.基于客流加權(quán)的重慶軌道網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性分析及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2019.