楊 月 英

(湖州職業(yè)技術學院　機電與汽車工程學院, 浙江　湖州　313000)

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基于復雜網絡理論的公共自行車交通系統(tǒng)分析

——以湖州中心城區(qū)為例

楊 月 英

(湖州職業(yè)技術學院機電與汽車工程學院, 浙江湖州313000)

基于復雜網絡方法分析了湖州中心城區(qū)的公共自行車交通系統(tǒng)，得出核最大區(qū)域與城市中心高度一致，核為3-4的站點集所在區(qū)域的公共自行車站點足夠滿足市民的需求，核為3的外圍區(qū)域，高校附近站點較少，離高校最近站點距離較遠，無法滿足大學生出行要求，從簇系數角度分析出站點總體分布較為合理，沒有浪費多的站點資源。

公共自行車；復雜網絡；度分布；核；簇系數

一、公共自行車系統(tǒng)現狀

公共自行車交通系統(tǒng)是指公司或組織在城市客流集聚區(qū)域設置公共自行車租車站(各站間可通租通還)為不同人群提供適于騎行的公共自行車，根據使用時長征收費用，并以該服務系統(tǒng)和配套的城市自行車路網為載體，提供公共自行車出行服務的城市交通系統(tǒng)。KrykewyczGregoryR.提出利用地理信息系統(tǒng)對網點布局進行分析，來確定公共自行車系統(tǒng)的主要服務[1](P117-124)，耿雪等依據居住人口、商業(yè)特征等將調查區(qū)域進行分區(qū)，得出公共自行車系統(tǒng)的網點數量以及應配備的自行車數量[2](P21-29)。國內外的許多學者在城市公交網絡，道路網絡的實證研究方面做出了有影響力的工作[3-5]。

公共自行車系統(tǒng)作為一種發(fā)展中復雜的交通網絡，如果在實證中能討論得出公共自行車網絡也是一種復雜網絡，或具有復雜網絡的一些相關的特性，那么我們就可以通過研究這些網絡的拓撲特性，為更好的完善城市公共自行車系統(tǒng)提供一些理論依據，解決公共自行車交通系統(tǒng)中存在的一些問題。

二、構造公共自行車復雜網絡及分析

下面以湖州中心城區(qū)設置的自行車站點為節(jié)點，以如果兩站點間自行車行駛距離小于1千米則連線，否則不連線的方式構造一個網絡G(N，E)，如下圖1所示：

根據站點分布的實際情況，本文對站點討論情況做如下說明：(1)只討論中心城區(qū)的站點，即離城區(qū)較遠站點不討論，如圖中的一些孤立點；(2)發(fā)現其中站點16與站點98只隔一條街，相距很近，并且兩站點規(guī)模不是很大，所以可把這兩站點縮為一點來處理記為16。下面從幾個方面來討論該網絡圖。

(一)節(jié)點度分析

這里的度描述了某一自行車站點周邊站點情況，如果一節(jié)點度較大，說明該站點附近站點較多，市民在此附近用車較為方便；如果一節(jié)點度較小，說明該站點附近站點較少，市民在此附近用車不方便，特別是度為0的孤立點，說明附近無其它站點，一旦該站點出現車輛空缺或爆滿，市民就無車輛可借或無法歸還車輛，同時出行于附近時歸還車也不方便。對上述處理后的圖用Pajek軟件求其度分布如下圖2所示，從圖中可看出各節(jié)點度大部分為3-5，共計111個點，另一部分度為2和1，極少部分度在6-11之間，度為1的節(jié)點位于城市最邊緣或橋邊，節(jié)點為2的次之。從度分布的結論來看，大部分站點度數較為適中，總體較為方便。

(二)核分析

核是網絡的一個子集，在這個子集中，每個節(jié)點至少有K個近鄰，計算分析得出圖1的核數為4，近鄰為4、3、2、1的節(jié)點分別是藍、紅、綠、黃四種顏色表示，如圖3所示:

圖2　湖州中心城區(qū)公共自行車站點度分布柱狀圖

圖3　湖州中心城區(qū)公共自行車站點核分布圖

核為4的站點用藍色標示，共有5個節(jié)點 ，這五個節(jié)點構成一個完全圖，也就是該區(qū)域被三角形覆蓋，該區(qū)域是整個城市的最中心，也就說明市民要去該區(qū)域內可在多個方位就近停車，若車位無空缺，可找其鄰近點，計算這幾個點的距離為1的鄰近站點總數為15個，足夠滿足市民停借車需求。

核為3的站點集用紅色標示的，共有71個點，從圖中可看出，紅色及藍色區(qū)域基本含概了整個湖州中心城區(qū)，其中核為3說明在這一塊區(qū)域內各站點都至少含3個鄰近站點，各站點附近借還車較為方便。核為3與4的站點包圍的區(qū)域內除環(huán)城河(旄兒港)影響兩站點距離(交通)外，其它區(qū)域都被五邊形及以下多邊形覆蓋，說明該區(qū)域內自行車站點分布較為密集，基本能滿足市民借還車需求。

核為3的外圍區(qū)域，及核為2的內部區(qū)域，基本以居民住宅小區(qū)及新遷公共服務點為主，對于小區(qū)居民，主要看小區(qū)門口附近是否有公共自行車站點，或討論最近的站點離小區(qū)門口有多遠距離來判別其便利性。從圖中明顯可以看出兩個較大的凹性區(qū)域，一個是 ，另一個是 ，這兩個凹性區(qū)域內站點空缺，其中第一塊區(qū)域剛好是兩所高校所在區(qū)域，是人口相對集中，人口數量較大，對公共自行車的需求欲最為強烈的地方，建議在高校門口附近增設公共自行車站點，為學生提供公共自行車，讓學生感受到市政對他們的關愛。另一垃塊區(qū)域是環(huán)城河所在區(qū)域，由于河的阻隔，影響了站點間的距離，若對橋兩端間的站點加以連線，并觀察站點是否能滿足河兩側附近區(qū)域居民需求，則可得出的結論是這塊區(qū)域建立的站點已充足。

(三)簇系數分析

用Pajek軟件統(tǒng)計出各點的簇系數列表，并把葉節(jié)點的簇系數轉換為0，用MATLAB軟件畫出其簇系數分布如圖4所示：

從圖4中可看出大部分站點的簇系數集中在0.3附近，度為2的節(jié)點中35 %的節(jié)點簇系數為1，說明兩鄰居相距小于一個單位距離，65 %的節(jié)點簇系數為0，此時兩鄰居相距大于一個單位距離，一般這兩鄰居在同一路線的兩個不同方向。而度在7及以上值時，簇系數都小于0.5，說明其鄰居聚集性一般，站點分布較為均勻，沒有浪費站點設置資源。

三、結　語

文章從復雜網絡的角度分析了湖州中心城區(qū)的公共自行車系統(tǒng)，總體而言，各站點分布較為均勻，沒有浪費站點設置資源，市中站點較多，足夠滿足市民出行，只是在兩所高校附近及主要河道周邊缺少站點，無法滿足市民出行，同時隨著城市的不斷擴建，住宅型小區(qū)不斷新建，公共自行車站點也還需不斷擴建。

[1]KRYKEWYCZGR,PUCHALSKYCHRISTOPHERM,ROCKSJOSHUA.DefiningaPrimaryMarketandEstimatingdemandforMajorBicycle-sharingPrograminPhiladelphia,Pennsylvania[J].Transporta-tionResearchRecord,2010(10).

[2] 耿雪,田凱,張宇,等.巴黎公共自行車租賃點規(guī)劃設計[J].城市交通,2009(4).

[3]ANGELOUDISP,FISKD.LargeSubwaySystemsAsComplexNet-works[J].PhysicA,2006(367).

[4] 李英,周偉,郭世進.上海公共交通網絡復雜性分析[J].系統(tǒng)工程,2005(1).

[5] 汪濤,方志耕,吳卉,等.城市地鐵網絡的復雜性分析[J].軍事交通學院學報,2008(2).

AnalysisofPublicBicycleTransportSystemBasedonComplexNetworkTheory——TaketheCentralUrbanAreaofHuzhouCityAsanExample

YANGYue-ying

(SchoolofElectro-mechanicandAutomobileEngineering,HuzhouVocationalandTechnologicalCollege,Huzhou313000,China)

Basedonthecomplexnetworkmethod,thispaperanalyzesthepublicbicycletransportationsystemincentralurbanareaofHuzhou,andobtainstheheightofnuclearlargestareaisthesameasheightofcitycenter.Theresearchshowsthatthepublicbicyclesitesofsiteswith3-4nuclearandtheappellationcanmeetpublicdemands,while,thesitesnearthecollegesanduniversitieswiththe3nuclearsurroundingregionsarerare.Thedistanceofthenearestsitefromtheuniversitiesisfar,whichcannotmeettherequirementsofcollegestudentstotravel.Populationdistributionofsitesisrationalanalyzedfromtheperspectiveofclusteringcoefficient,andfewsiteresourcesarewasted.

publicbicycle;complexnetwork;degreedistribution;core;clustercoefficient

2015-09-07

本文系2014年度浙江省教育廳科研項目《基于復雜網絡的公共自行車交通系統(tǒng)研究——以湖州中心城區(qū)為例》(Y201431915)的研究成果之一。

楊月英(1979-)，女，湖南益陽人，講師，碩士，主要從事應用數學研究。

U491.1+7

A

1672-2388(2016)01-0014-03