武昌城區(qū)交通復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字特征分析

汪釵平

摘 要 在現(xiàn)代的社會，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)。城市交通，尤其是的交通擁堵問題已成為阻礙經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸之一。作為湖北的省會，武漢市的交通問題則顯得越來越突出和嚴(yán)重。在本文中，我們選取的是武昌的公交網(wǎng)絡(luò)作為研究對象。本文研究的主要目的在于從數(shù)字特征去研究武昌公交網(wǎng)絡(luò)的這些特征，并根據(jù)其數(shù)字特征對該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，提出幾點關(guān)于該網(wǎng)絡(luò)的意見和建議。

關(guān)鍵詞 武昌城區(qū) 交通網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字特征

中圖分類號：U491.13 ；TU984.191 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1武昌城區(qū)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點

我們所得到的網(wǎng)絡(luò)是一個連通的整體，它是由194個相互獨立的節(jié)點組成的。也就是說，如果用連線來表示兩位節(jié)點之間有合作，則任意兩個不同的節(jié)點之間有直接的連線或間接的連線。

在該交通網(wǎng)絡(luò)中整個網(wǎng)絡(luò)的度分布情況如下表1所示：

從表1中可以看出，整個網(wǎng)絡(luò)平均度=3.299大部分的節(jié)點數(shù)度值都集中于2、3、4。其中，含4個節(jié)點的小組最多，有55個。

雖然度值最高的點和聚類系數(shù)大的點不一定是實際公交線路中的繁忙點，但是它們卻是網(wǎng)絡(luò)中取的交通規(guī)劃中流通性最好的站點。在這些站點上如果發(fā)生交通堵塞時，公交網(wǎng)絡(luò)受到的影響并不是很大，公交線路可以很容易的改變繼續(xù)運行，即該公交網(wǎng)絡(luò)也具有某種“魯棒性”。由此可見，當(dāng)這幾個節(jié)點發(fā)生交通堵塞的時候，整個公交網(wǎng)絡(luò)的流通性有了明顯的下降；即某種意義上，該公交網(wǎng)絡(luò)也具有“脆弱性”。

在該網(wǎng)絡(luò)中我們分析了它的全局?jǐn)?shù)字特性，那么下面我們來看看聚類系數(shù)與度之間有沒有什么關(guān)系。（如表2）

我們由前面所給出的度分布可以看出，大多數(shù)節(jié)點的度值集中于2、3、4；其中，含4個節(jié)點的小組最多；而我們通過上表可以看到，盡管度值在4的節(jié)點的聚類系數(shù)都很低，但整個網(wǎng)絡(luò)具有比隨機網(wǎng)絡(luò)更高的平均聚類系數(shù)，顯示了比較明顯的聚類效應(yīng)。

下面我們從該網(wǎng)絡(luò)中選取幾個有代表性的子網(wǎng)進(jìn)行一下研究：（選取的五個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字特征分別如表3所示。

在這幾個子網(wǎng)中，我們可以看到它們的全局效率比整個網(wǎng)絡(luò)要高的多，聚類系數(shù)均高于整個網(wǎng)絡(luò)的的平均聚類系數(shù)。這說明了這幾個子網(wǎng)的流通性要比該整體公交網(wǎng)絡(luò)要好。但我們也可以發(fā)現(xiàn)在E子網(wǎng)中，當(dāng)節(jié)點137與節(jié)點138的線路堵塞時，該網(wǎng)絡(luò)被分為兩個網(wǎng)絡(luò)，即該子網(wǎng)具有非常高的脆弱性。因此在以后的公交網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃中，我們應(yīng)該注意在保持局部公交網(wǎng)絡(luò)的效率不降低的情況下對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，提升公交網(wǎng)絡(luò)的整體效率。

2一個公交網(wǎng)絡(luò)查詢系統(tǒng)的開發(fā)

基于我們的研究結(jié)果，我們嘗試開發(fā)了一個用于研究該交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能的工具查詢系統(tǒng)，該查詢系統(tǒng)界面如下圖所示：

此查詢工具只適用于在無向網(wǎng)絡(luò)中使用，使用方法：該公交網(wǎng)絡(luò)的如圖中的左邊四項數(shù)字特征可以直接由界面按鍵執(zhí)行產(chǎn)生，查詢網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的度和聚類系數(shù)及兩節(jié)點間的最短路徑時，需要輸入節(jié)點號，在界面的右邊是一個公交站點對應(yīng)的節(jié)點號的幫助窗口，在該窗口中可以查出公交站點的節(jié)點號，節(jié)點號的范圍由使用說明按鍵中給出。存儲該公交網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點距離矩陣的文件名為shuzu.m。當(dāng)公交網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化或是給該公交網(wǎng)絡(luò)附權(quán)值時，只需要改動文件shuzu.m中的距離矩陣（當(dāng)兩節(jié)點間沒有線路直接相連時，其距離為0），同時右邊的站點和節(jié)點對應(yīng)關(guān)系窗口由使用者的需要而作改動。

該工具基于MATLAB6.5開發(fā)，具有較強的可移植性，加入相關(guān)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫就可以實現(xiàn)對其他對象的相應(yīng)分析、查詢功能。當(dāng)然該工具還有許多地方有待于將來根據(jù)客戶需求進(jìn)一步改進(jìn)完善，目前的版本為試用版。