基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的公交線路換乘性特征分析

□ 羅鈞韶

(1.深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心有限公司，廣東 深圳 518000;2.深圳市交通信息與交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518000)

1 引言

當(dāng)居民乘坐公交時(shí)，若沒有直達(dá)線路，需要中轉(zhuǎn)一次或多次線路才能到達(dá)目的地。顯然地，合理的公交網(wǎng)絡(luò)必然是以滿足大部分客流的直達(dá)性為主，兼顧少部分乘客的換乘出行需求。由此可見，分析公交網(wǎng)絡(luò)的線路換乘性就顯得十分重要?，F(xiàn)有研究除了利用運(yùn)籌與優(yōu)化方法兼顧線網(wǎng)的換乘目標(biāo)調(diào)整線網(wǎng)之外，一般采用常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析線網(wǎng)換乘的整體特征進(jìn)行，對(duì)換乘線路間聯(lián)系探究不夠深入，改善線路銜接效果不佳。本文建立公交線路可換乘性的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，以深圳市為例，研究線路換乘間的邏輯關(guān)系，探究城市公交線路換乘內(nèi)在聯(lián)系以及形成機(jī)制。通過該研究，希望未來城市公交線網(wǎng)優(yōu)化過程中，改善線路多次換乘不便的現(xiàn)狀以及為線路調(diào)整提供專業(yè)可靠的指導(dǎo)與數(shù)據(jù)支持。

2 公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

本文中線路之間換乘是指某兩條線路存在交匯點(diǎn)時(shí)，若它們之間沒有交匯點(diǎn)時(shí)，則存在第三條線路與這兩條線路都分別存在交匯點(diǎn)，從而可知兩條線路需要通過至少一個(gè)交匯點(diǎn)才能達(dá)成線路間連通的目標(biāo)。由此可知，本文的線路可換乘性分為兩類：一次換乘與二次換乘。如圖1所示，以線路S1和S5為例，S1在D1換乘至S3，然后在D2換乘至S5。以深圳西部公交352條線路為例，將全部線路之間一或二次換乘關(guān)系抽象為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，以線路為節(jié)點(diǎn)、線路之間換乘關(guān)系為邊，可分析換乘線路的度與度的分布、線路間平均換乘次數(shù)、線網(wǎng)聚類系數(shù)、線路的重要性等特性進(jìn)行了分析。

圖1 線路之間換乘示意圖

3 公交線路換乘復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特征分析

3.1 換乘線路的度與度分布

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)度是指網(wǎng)絡(luò)中與該節(jié)點(diǎn)直接相連的邊數(shù)目，其值越高表示該節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的地位越高。以Ki來表示節(jié)點(diǎn)i的度值，用eij代表節(jié)點(diǎn)i、j連邊，則其計(jì)算公式如下:

在本模型中，節(jié)點(diǎn)是線路，節(jié)點(diǎn)的度表示該線路的可換乘線路數(shù)。顯然地，其度值越高往往代表該線路在公交網(wǎng)絡(luò)中的地位比較重要，若將該線路取消或優(yōu)化調(diào)整，可能影響公交線網(wǎng)的整體可達(dá)性。每個(gè)線路可以換乘至其它線路數(shù)理論分布區(qū)間[0,351]，實(shí)際線路的可換乘度值區(qū)間為[1,67]。

3.2 換乘線路的聚類系數(shù)

網(wǎng)絡(luò)中的聚類系數(shù)C是衡量網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)間關(guān)系密切程度，一般取值為[0,1]，如下所示：

在本模型中，其平均聚類系數(shù)為0.81，線路之間聚集效應(yīng)較強(qiáng)。

3.3 公交網(wǎng)絡(luò)的平均換乘次數(shù)

公交網(wǎng)絡(luò)中的平均換乘次數(shù)一般用M來表示，表示線路之間換乘的容易程度，如下所示：

在本模型中，平均換乘次數(shù)為3.5，即：大部分線路之間至少需要換乘三次才能實(shí)現(xiàn)全域的線路100%連通，反映出了線路間換乘的不合理。

4 結(jié)論

從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)視角，對(duì)公交線網(wǎng)的內(nèi)在線路換乘關(guān)系進(jìn)行剖析，以深圳市為例，給出了一系列網(wǎng)絡(luò)特征屬性指標(biāo)，包括換乘線路的度與度的分布、線路間平均換乘次數(shù)、線路聚類系數(shù)、線路的重要性等特性分析，找到關(guān)鍵線路和核心換乘樞紐，為后期促進(jìn)整個(gè)線網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)整提供解決方向，為指導(dǎo)未來城市交通規(guī)劃布局打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。