南京市公交网络建模及可达性分析

36
汉中门
13
岗子村
32
西门
13
安德门
31
中央门
13
花木公司
30
晓庄
12
岔路口
28
大桥北路
12
鼓楼
26
盐仓桥
12
长乐路
26
水西门
12
锁金村
25
安德门
12
P空间主要节点节点度
P空间主要站点
节点度
南京车站 531
新庄 514
安德门 426
中央门 424
岔路口 411
岗子村 395
花木公司 376
雨花台 368
应用交通流理论对某路段或确定型网络上的特性进行描述[3-6]。

南京的公交事业近几年发展迅猛，但仍存在着诸多问题，如公交线路安排不合理，
公交公司对于郊区的线路照顾不周等。一个优良的公交网络系统，不仅可以节省交通资
源，而且可以为方便乘客出行提供有力的保障。

城乡公交一体化打破了原来城市公交与农村客运二元分割的局面，以达到城乡公交
有典型复杂网络的特征。

复杂网络复杂性主要表现在结构复杂，节点数目巨大，网络结构呈现多种不同特征。
Watts和Strogatz提出了复杂网络的小世界特性[1]，Barabasi和Albert提出了无标度幂律
分布性质[2]。把复杂网络理论应用到城市交通网络拓扑结构研究，如流量产生阈值、
相变、交通阻塞的产生及其演化、级联失效等，已有很多成果。但这些文献大都集中于
第二章 南京市公交网络的小世界特征分析 2.1 南京市公交网络建模
网络拓扑有两种描述方法：一为Space L方法，即把交通站点视为节点，若某 一交通线路上的两站点是相邻的，它们之间就有连边。另一种为Space P方法， 即把交通网络站点视为节点，若两个站点间有直达交通线路，它们就有连边。 从定义可知，Space L方法构造的网络是Space P方法构造网络的子网络[7]。 本文以这两种方法分别构建了南京市公交网络的模型。图2-1的描述了 Space L和Space P方法建立网络模型的示意图，左边为Space L法，右边为Space P法。 描述
同样，通过绘制Space P的度的分布概率，从图2-3中可以 看出，Space P的度分布函数呈现出幂律形式，表明度分布 服从幂律分布。
表2-1 主要站点公交线路统计和度分布
主要站点公交线路数
L空间主要节点节点度
主要站点
公交线路数
L空间主要站点
节点度
新庄
ຫໍສະໝຸດ Baidu
48
岔路口
19
南京车站
47
新庄
15
中央门
图2-1 Space L和Space P方法
南京市公交网络由301条公交线路，1939个公交站点构成，Space L空 间网络密度0．16%，
Space P空间网络密度3．07%。网络密度反映了集群网络内站点的紧 密程度。交通网络的密度指在该网络中实际存在的线与可能数量的线 的比率。南京公交网络的数据主要来自南京市客运交通管理处发布的 最新南京市公交线路图，另外参考了2009年最新版旅游交通图和南京 市地图。南京市公交网络拓扑结构中的基本假设如下：
内建设地铁较早的城市北京、上海、广州地铁线相对较多，新开通地铁的城市有南京、
深圳等，在建的有武汉、成都、西安、杭州等城市。虽然地铁造价很高，但能有效地缓
解交通拥堵问题，因而现有各个城市都规划了多条地铁线路。地铁线路与原有公交线路
一起构成了规模庞大的城市交通复杂网络。如何评价地铁对于城市公交网可达性的改善，
图2-2 南京市Space L中的度的分布
图2-3 南京市Space P中的度的分布
从图2-2可以看出，南京市公交网络Space L中的节点的度 分布接近于幂律分布，这表明南京市公交网络在Space L中 属于无标度网络。根据对公交网络的观测和分析，城市公 交网络具有增长性和优先连接性的特点，因此，公交网络 最终一定会形成无标度网络，而图2-2中节点度的分布也 证实了这个理论。一般意义而言，一个节点的度越大就意 味着这个节点在越“重要”。从图2-2中可以看出，绝大 部分节点的度都小于10，而大于10的节点概率都在1%以 下。
具有极强的现实意义。
1.2 研究方法和内容
本文选取南京市公交网络为对象，构建了 公交网络的Space L和Space P模型，利用复 杂网络的思想分析了南京市公交网络的小 世界特征，并就南京市公交枢纽对交通可 达性的影响、南京市地铁开通对于城市公 交网可达性的影响做了分析。这对于进行 城市公共交通网络的优化与设计，具有非 常实际的意义。
交站点取消、增加等情况。
2.2 南京市公交网络的无标度特性和指数分布特性
与某点相邻的那些点成为一个节点的“邻点”，一个点的邻点的个数称为该点的“度 数”，称为关联度。节点度定义为与该节点连接的其他节点数目。实际上，一个点的 度数也是与该点相连的线的条数。如果一个点的度数为0，称为“孤立点”。度分布用 分布函数P(k)来描述，表示一个随机选定节点的度恰好为k的概率[8]。
相互衔接、资源共享、布局合理、方便快捷、畅通有序为目的。对多种交通方式的换乘
进行统一布局，才能真正形成城市交通与对外交通紧密衔接的多层次交通体系。公交枢
纽作为公交系统的重要组成部分，在城市公交网络中起着重要的衔接作用。如何评价公
交枢纽对交通可达性的影响，迫切需要深入的研究。

在城市的规模发展到一定程度时，地铁的出现补充了原有公交系统的不足。目前国
（1）仅考虑公交线路，不考虑地铁等轨道交通线路。 （2）公交网络抽象为无向网络。 （3）个别线路由于交通管制等原因造成上下行站点有差异的，以上
行方向的为准。 （4）不考虑发车频率的不同，将网络抽象为非加权网络。 （5）相同名称站点看作一个停靠站点，忽略个别站点名称相同但位
置不同造成的差异。 （6）不考虑因道路施工或其他原因引起的临时性公交线路改道，公
南京市公共交通网络建模与 可达性分析
第一章 绪论 1.1 研究背景和目的

随着我国经济建设的快速发展，城市规模和常驻人口数目日益扩大，这对城市公共
交通系统提出了新的要求。如何解决交通拥堵和居民出行问题，前提是对城市交通网络
进行改善和优化。城市公共交通系统可以抽象为由公交线路和停靠站点构成的网络，具
锁金村 342
长乐路 319
表2-1统计了南京市通过公交路线最多的10 个站点，Space L中节点度最高的10个站点， Space P中节点度最高的10个站点。这些站 点称为“公交枢纽点”，它们在城市公交 网络中起着至关重要的作用，不但连接了 众多公交站点，经过该站点的线路也很多。 如新庄、南京车站、岔路口、中央门、安 德门等都属于南京公交网络中重要的“公 交枢纽点”。