基于复杂网络理论的公共自行车交通系统分析——以湖州中心城区为例

杨 月 英

(湖州职业技术学院　机电与汽车工程学院, 浙江　湖州　313000)



基于复杂网络理论的公共自行车交通系统分析

——以湖州中心城区为例

杨 月 英

(湖州职业技术学院机电与汽车工程学院, 浙江湖州313000)

基于复杂网络方法分析了湖州中心城区的公共自行车交通系统，得出核最大区域与城市中心高度一致，核为3-4的站点集所在区域的公共自行车站点足够满足市民的需求，核为3的外围区域，高校附近站点较少，离高校最近站点距离较远，无法满足大学生出行要求，从簇系数角度分析出站点总体分布较为合理，没有浪费多的站点资源。

公共自行车；复杂网络；度分布；核；簇系数

一、公共自行车系统现状

公共自行车交通系统是指公司或组织在城市客流集聚区域设置公共自行车租车站(各站间可通租通还)为不同人群提供适于骑行的公共自行车，根据使用时长征收费用，并以该服务系统和配套的城市自行车路网为载体，提供公共自行车出行服务的城市交通系统。KrykewyczGregoryR.提出利用地理信息系统对网点布局进行分析，来确定公共自行车系统的主要服务[1](P117-124)，耿雪等依据居住人口、商业特征等将调查区域进行分区，得出公共自行车系统的网点数量以及应配备的自行车数量[2](P21-29)。国内外的许多学者在城市公交网络，道路网络的实证研究方面做出了有影响力的工作[3-5]。

公共自行车系统作为一种发展中复杂的交通网络，如果在实证中能讨论得出公共自行车网络也是一种复杂网络，或具有复杂网络的一些相关的特性，那么我们就可以通过研究这些网络的拓扑特性，为更好的完善城市公共自行车系统提供一些理论依据，解决公共自行车交通系统中存在的一些问题。

二、构造公共自行车复杂网络及分析

下面以湖州中心城区设置的自行车站点为节点，以如果两站点间自行车行驶距离小于1千米则连线，否则不连线的方式构造一个网络G(N，E)，如下图1所示：

根据站点分布的实际情况，本文对站点讨论情况做如下说明：(1)只讨论中心城区的站点，即离城区较远站点不讨论，如图中的一些孤立点；(2)发现其中站点16与站点98只隔一条街，相距很近，并且两站点规模不是很大，所以可把这两站点缩为一点来处理记为16。下面从几个方面来讨论该网络图。

(一)节点度分析

这里的度描述了某一自行车站点周边站点情况，如果一节点度较大，说明该站点附近站点较多，市民在此附近用车较为方便；如果一节点度较小，说明该站点附近站点较少，市民在此附近用车不方便，特别是度为0的孤立点，说明附近无其它站点，一旦该站点出现车辆空缺或爆满，市民就无车辆可借或无法归还车辆，同时出行于附近时归还车也不方便。对上述处理后的图用Pajek软件求其度分布如下图2所示，从图中可看出各节点度大部分为3-5，共计111个点，另一部分度为2和1，极少部分度在6-11之间，度为1的节点位于城市最边缘或桥边，节点为2的次之。从度分布的结论来看，大部分站点度数较为适中，总体较为方便。

(二)核分析

核是网络的一个子集，在这个子集中，每个节点至少有K个近邻，计算分析得出图1的核数为4，近邻为4、3、2、1的节点分别是蓝、红、绿、黄四种颜色表示，如图3所示:

图2　湖州中心城区公共自行车站点度分布柱状图

图3　湖州中心城区公共自行车站点核分布图

核为4的站点用蓝色标示，共有5个节点 ，这五个节点构成一个完全图，也就是该区域被三角形覆盖，该区域是整个城市的最中心，也就说明市民要去该区域内可在多个方位就近停车，若车位无空缺，可找其邻近点，计算这几个点的距离为1的邻近站点总数为15个，足够满足市民停借车需求。

核为3的站点集用红色标示的，共有71个点，从图中可看出，红色及蓝色区域基本含概了整个湖州中心城区，其中核为3说明在这一块区域内各站点都至少含3个邻近站点，各站点附近借还车较为方便。核为3与4的站点包围的区域内除环城河(旄儿港)影响两站点距离(交通)外，其它区域都被五边形及以下多边形覆盖，说明该区域内自行车站点分布较为密集，基本能满足市民借还车需求。

核为3的外围区域，及核为2的内部区域，基本以居民住宅小区及新迁公共服务点为主，对于小区居民，主要看小区门口附近是否有公共自行车站点，或讨论最近的站点离小区门口有多远距离来判别其便利性。从图中明显可以看出两个较大的凹性区域，一个是 ，另一个是 ，这两个凹性区域内站点空缺，其中第一块区域刚好是两所高校所在区域，是人口相对集中，人口数量较大，对公共自行车的需求欲最为强烈的地方，建议在高校门口附近增设公共自行车站点，为学生提供公共自行车，让学生感受到市政对他们的关爱。另一垃块区域是环城河所在区域，由于河的阻隔，影响了站点间的距离，若对桥两端间的站点加以连线，并观察站点是否能满足河两侧附近区域居民需求，则可得出的结论是这块区域建立的站点已充足。

(三)簇系数分析

用Pajek软件统计出各点的簇系数列表，并把叶节点的簇系数转换为0，用MATLAB软件画出其簇系数分布如图4所示：

从图4中可看出大部分站点的簇系数集中在0.3附近，度为2的节点中35 %的节点簇系数为1，说明两邻居相距小于一个单位距离，65 %的节点簇系数为0，此时两邻居相距大于一个单位距离，一般这两邻居在同一路线的两个不同方向。而度在7及以上值时，簇系数都小于0.5，说明其邻居聚集性一般，站点分布较为均匀，没有浪费站点设置资源。

三、结　语

文章从复杂网络的角度分析了湖州中心城区的公共自行车系统，总体而言，各站点分布较为均匀，没有浪费站点设置资源，市中站点较多，足够满足市民出行，只是在两所高校附近及主要河道周边缺少站点，无法满足市民出行，同时随着城市的不断扩建，住宅型小区不断新建，公共自行车站点也还需不断扩建。

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

[2] 耿雪,田凯,张宇,等.巴黎公共自行车租赁点规划设计[J].城市交通,2009(4).

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

[4] 李英,周伟,郭世进.上海公共交通网络复杂性分析[J].系统工程,2005(1).

[5] 汪涛,方志耕,吴卉,等.城市地铁网络的复杂性分析[J].军事交通学院学报,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年度浙江省教育厅科研项目《基于复杂网络的公共自行车交通系统研究——以湖州中心城区为例》(Y201431915)的研究成果之一。

杨月英(1979-)，女，湖南益阳人，讲师，硕士，主要从事应用数学研究。

U491.1+7

A

1672-2388(2016)01-0014-03