城乡公交网络一体化研究

李先铭

（唐山师范学院 物理系，河北 唐山 063000）

城乡公交网络一体化研究

李先铭

（唐山师范学院 物理系，河北 唐山 063000）

分析了河北省迁安市城乡公交网络一体化情况，并提出了优化城乡公交网络一体化的一些建议。

公交网络；城乡公交

近年来，公交的城乡一体化研究得到了关注[1-3]。公交的城乡一体化，实现了从城市到农村的公路客运全部公交化运营，民众的出行成本得以降低，有利于广大人民群众特别是农村群众出行，有利于促进基本公共服务均等化，有利于强农惠农政策的实施和提升人民群众生活品质，有利于形成城乡良性互动新机制。

迁安市隶属于河北省唐山市，总面积1208 km2，总人口70余万，辖19个镇乡、1个城区街道办事处。改革开放以来，迁安依托资源开发起步，因铁而起、因钢而兴，是一座新兴的工业城市，经济实力雄厚，综合经济实力曾连续9年位居河北省三十强县之首，名列全国县域经济基本竞争力百强县前茅。雄厚的财力为城乡公交网络的建立提供了坚实的保障。迁安市成为河北省最早实现公交城乡一体化的城市之一。与此同时，迁安市的城镇化率高，环保压力大，所以实现城乡公交系统的一体化也是节约能源、减少污染的必然途径，是构建资源节约型、环境友好型社会的战略选择。

1 迁安城乡公交的基本情况

公交系统包含停靠站点和线路2个基本要素，利用复杂网络理论的L空间（Space L）方法研究公交系统[4,5]，即停靠站点视为节点，若2个站点在某一条公交线路上是相邻的，那么它们就有连边（不考虑方向，不考虑权重）。迁安市的城乡公交的一体化系统主要包含市区公交系统和城镇（乡）公交系统两部分。利用Gephi软件得到迁安公交模型拓扑结构图如图1所示。

图1 迁安公交模型拓扑结构图

利用实际数据和Gephi软件得到迁安市公交网络的基本参数，如表1所示。从表1可以看出市区公交与城镇公交有些节点和连边是重合的，正是这些重合的站点和部分的线路才能使两个公交系统组成一个一体化的系统。

下面分析主要的网络参数：

表1 迁安市公交网络的基本参数

1.1 节点的平均度与网络聚类系数

节点的度是指与此节点连接的边的数目，所有节点的度的平均值称为网络的平均度。节点的聚类系数被定义为它所有相邻节点之间的实际连接数目占可能的最大连接边数目的比例，网络的聚类系数则是所有节点聚类系数的平均值。聚类系数是针对无向图而言的，可以识别出网络中的密集和稀疏区域，反映出邻近节点之间的集团性质。

与唐山市区公交网络相比[6]，迁安的公交系统无论是线路数、节点数、边数，还是在节点的平均度和网络的聚类系数均小一些，网络的平均度和聚类系数不到唐山市区公交系统的一半，这说明迁安的公交网络的规模要比唐山市区小。究其原因迁安除了市区还有广大的农村地区，民众出行特别是集中出行的需求相对市区要少一些，同时说明线路和站点的利用率较低，有很大改进空间。

1.2 网络直径与平均路径长度

从复杂网络角度分析，网络中任意两点之间的距离定义为连接两点的最短路径上的边数。网络直径则是网络中任意两个节点之间的距离的最大值，反映乘客一次出行可能乘坐的最多站数，是网络中的一种极限情况，具有一定参考意义。网络的平均路径长度定义为任意两点之间的距离的平均值，反映出公交网络中任意两个站点之间平均有多少个站点，是评价公交网络模型便利性的一个重要的指标。

迁安公交网络与唐山市区公交网络相比[6]，网络直径和平均路径长度相差不大，说明每条线路的站点数目设置比较合理；但是从实际路程长度分析，由于城镇公交经过的村落较多，实际路程相对市区公交要长。城乡公交一体化后，相比单纯的市区公交和城镇（乡）公交，网络的平均度和聚类系数具有增加，网络平均路径长度减少，均说明一体化有效增加了线路和站点等资源的利用效率。

2 存在的问题及优化建议

2.1 公交网络层次简单，建议优化网络层次

首先，现有的迁安公交系统层次如图2所示，系统层次比较简单。其次，公交系统规模相对小，覆盖面只是涉及到乡镇层次，没有覆盖大多数村庄。迁安现有534个行政村，城镇（乡）公交的站点数包含部分市区站点共计222个，设在乡镇农村的站点大约为170个左右，不到全部行政村的1/3，大部分行政村没有通公交，村民出行需要乘坐其它交通工具到达目的地或者到达有公交的村庄再换乘公交，非常不便。

图2 迁安公交网路现有层次结构图

优化之后的迁安公交网路层次结构如图3所示，将2层的网络结构优化为3层，同时丰富了各层的内容：

第一，增加城际公交。城际公交是经济快速发展、城市化进程加快、城市圈逐步形成过程中可满足人们城际间短途、高频次出行需要的公交系统。考虑开通迁安市与唐山市区或周边县区如迁西县、古冶区等城区间的公交，避免了公路客运发车频次低、换乘不便的弊端，增加人员流动和交流，加速城市间交流和融合，搞活区域经济。

第二，城镇公交覆盖到乡镇层次的同时，应该尽量覆盖到大多数的行政村，所以考虑组建镇镇（乡）公交和镇（乡）村公交。镇镇（乡）公交主要沿乡镇公路，沟通2个或者几个临近乡镇的公交系统；镇（乡）村公交则主要是沿乡镇公路，在本乡镇内部运行的公交系统。两个公交系统途经尽量多的行政村，同时与市镇（乡）公交相连接，极大地增加覆盖面，方便农村群众的出行和换乘。从复杂网络角度分析，此举可以增加节点的度值，提高网络的聚类系数，降低网络直径和平均路径长度。

图3 改进的迁安公交网络层次结构图

2.2 蓄意攻击的鲁棒性较差，需建立辅助公交枢纽

复杂网络的鲁棒性是指在网络中的节点（边）发生随机故障或遭受蓄意攻击的条件下，网络维持其功能的能力，是网络重要参数之一。对公交网络而言，就是公交系统遭遇随机故障或遭受蓄意攻击时，公交网络维持运营的能力。研究表明[7-9]，公交网络具有对随机攻击（例如小范围的交通事故、交通拥堵或者自然灾害等）的鲁棒性较高，同时又具有对蓄意攻击（特别是关键节点例如公交枢纽的攻击）表现出脆弱性。在迁安公交的45条公交线路中，43条线路都是以公交总站这个站点作为起始点（终点）。从复杂网络角度看，如果公交总站这个站点遭到蓄意攻击，整个公交网络几乎处于瘫痪状态。与此同时，随着经济进一步发展，迁安市区机动车辆会进一步增加，公交网络规模会进一步扩大，市区交通会更加的拥堵，合理设计辅助的公交枢纽，进行分流，势在必行。建议可在市郊建立1-2个换乘枢纽，提高网络的鲁棒性。

3 结束语

本文主要研究了迁安市城乡公交网络一体化的现状，并针对存在的问题提出了优化建议。网络优化方法还有很多，例如深挖网络潜力，合理调整路线的布置、合理的更改发车频率等。

[1] 王来军,魏亮,李卫斌,等.基于灰色模糊多层次模型的莱芜城乡公交一体化评价[J].西北大学学报,2014, 44(5):733-738.

[2] 过秀成,王丁,姜晓红.城乡公交一体化规划总体框架构建[J].现代城市研究,2009(2):24-28.

[3] 傅学练,帅朝晖.嘉兴市城乡公交一体化初探[J].综合运输,2004(10):47-49.

[4] 顾前,杨旭华,王万良,等.基于复杂网络的城市公共交通网络的研究[J].计算机工程,2008,34(20):266-268.

[5] 郭雷,许晓鸣.复杂网络[M].上海:上海科技教育出版社, 2006.

[6] 李先铭,崔乃忠,孙立萍,等.唐山市区公交系统静态网路性质的研究[J].唐山师范学院学报,2010,32(5):47-49.

[7] 何胜学,范炳全.从公交线网的生成机理看复杂网络的多样性[J].系统工程学报,2007,22(6):599-606.

[8] 汪涛,吴琳丽.基于复杂网络的城市公交网络抗毁性分析[J].计算机应用研究,2010,27(11):4084-4086.

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（责任编辑、校对：孙海祥）

Research on the Integration of Urban and Rural Public Transport Network

LI Xian-ming

(Department of Physics, Tangshan Normal University, Tangshan 063000, China)

In this paper, the integration of urban and rural public transport networks in the city of Qian’an are researched. Several suggestions are proposed to optimize the integration.

public transport network; urban and rural public transport

U492.1

A

1009-9115(2015)02-0029-03

10.3969/j.issn.1009-9115.2015.02.009

唐山师范学院基金项目（10D08）

2014-12-22

李先铭（1981-），男，山东莱芜人，硕士，讲师，研究方向为统计物理和物理教学。