基于復雜網絡的公交線路換乘性特征分析

□ 羅鈞韶

(1.深圳市城市交通規劃設計研究中心有限公司，廣東 深圳 518000;2.深圳市交通信息與交通工程重點實驗室，廣東 深圳 518000)

1 引言

當居民乘坐公交時，若沒有直達線路，需要中轉一次或多次線路才能到達目的地。顯然地，合理的公交網絡必然是以滿足大部分客流的直達性為主，兼顧少部分乘客的換乘出行需求。由此可見，分析公交網絡的線路換乘性就顯得十分重要。現有研究除了利用運籌與優化方法兼顧線網的換乘目標調整線網之外，一般采用常規統計分析線網換乘的整體特征進行，對換乘線路間聯系探究不夠深入，改善線路銜接效果不佳。本文建立公交線路可換乘性的復雜網絡模型，以深圳市為例，研究線路換乘間的邏輯關系，探究城市公交線路換乘內在聯系以及形成機制。通過該研究，希望未來城市公交線網優化過程中，改善線路多次換乘不便的現狀以及為線路調整提供專業可靠的指導與數據支持。

2 公交復雜網絡模型構建

本文中線路之間換乘是指某兩條線路存在交匯點時，若它們之間沒有交匯點時，則存在第三條線路與這兩條線路都分別存在交匯點，從而可知兩條線路需要通過至少一個交匯點才能達成線路間連通的目標。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系抽象為復雜網絡，以線路為節點、線路之間換乘關系為邊，可分析換乘線路的度與度的分布、線路間平均換乘次數、線網聚類系數、線路的重要性等特性進行了分析。

圖1 線路之間換乘示意圖

3 公交線路換乘復雜網絡的特征分析

3.1 換乘線路的度與度分布

復雜網絡的節點度是指網絡中與該節點直接相連的邊數目，其值越高表示該節點在網絡中的地位越高。以Ki來表示節點i的度值，用eij代表節點i、j連邊，則其計算公式如下:

在本模型中，節點是線路，節點的度表示該線路的可換乘線路數。顯然地，其度值越高往往代表該線路在公交網絡中的地位比較重要，若將該線路取消或優化調整，可能影響公交線網的整體可達性。每個線路可以換乘至其它線路數理論分布區間[0,351]，實際線路的可換乘度值區間為[1,67]。

3.2 換乘線路的聚類系數

網絡中的聚類系數C是衡量網絡中各節點間關系密切程度，一般取值為[0,1]，如下所示：

在本模型中，其平均聚類系數為0.81，線路之間聚集效應較強。

3.3 公交網絡的平均換乘次數

公交網絡中的平均換乘次數一般用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，平均換乘次數為3.5，即：大部分線路之間至少需要換乘三次才能實現全域的線路100%連通，反映出了線路間換乘的不合理。

4 結論

從復雜網絡視角，對公交線網的內在線路換乘關系進行剖析，以深圳市為例，給出了一系列網絡特征屬性指標，包括換乘線路的度與度的分布、線路間平均換乘次數、線路聚類系數、線路的重要性等特性分析，找到關鍵線路和核心換乘樞紐，為后期促進整個線網的優化調整提供解決方向，為指導未來城市交通規劃布局打下堅實的基礎。