基于复杂网络的城市地面公交线网特征分析文献综述

 2022-03-18 09:03

前言

城市地面公交作为城市公交系统主体,运输任务繁重、线网规模较大、线网结构较为复杂。本文将通过地面公交线网特性分析探索网络生成机理,为构建地面公交线网提供支撑。公交网络是一种空间复杂网络,其站点分布于城市空间之中,线路弯曲地布置在城市道路之上。目前,国内外有关于地面公交线网特性分析的研究成果大多探索单一方式公交网络或整体公交网络结构和拓扑特性,以及公交系统或公交线路的竞争与合作关系研究。

对于复杂网络研究主要可分成网络分析、建模、行为以及应用研究这四类。网络分析研究的对象主要包括社会网络、生物生命网络、交通网络、基础设施网络等。在网络建模研究中比较有代表性的研究有:1959年Erdos等人提出了ER随机网络模型[1]。在ER随机网络模型的基础上,1998年Watts等人提出了WS小世界网络模型[2]。1999年Barabasi等人提出了BA无标度模型[3]。近期,对于网络行为的研究比较有代表性的研究包括网络的传染病传播研究、扩散同步研究以及抗毁性能研究等。目前复杂网络的应用研究范围广泛,较为有代表性的研究集中于社团划分、路由搜索、链路预测推荐、网络控制、网络优化等方面。

正文

一.公交线网基本特征分析

东南大学的龚小林提出多模式公共交通网络特性分析研究主要探讨多模式公交网络功能类型划分。多模式公交网络功能类型划分方面,已有研究主要依据公交系统类型、运输能力、运输距离、站点间距等因素确定公交网络层次水平[4]

陈光提出一个考虑空间因素的公交网络表示模型,并基于该模型统计分析中国三个典型城市即北京、上海和杭州的公交网络的包括度分布、聚类系数、路径长度等在内的静态网络特性。结果显示,公交网络中隐含的由近距离步行方式产生的额外连边对于网络的路径长度有着较大的影响[5]

徐佩佩和刘锐等人构造了3种公共交通网络拓扑结构模型,即 Space-R网络模型,Space-L网络模型,Space-P网络模型。从度、特征路径、聚类系数、介数等参量出发分析其拓扑静态结构特性,并对3种网络模型进行了比较。3种网络模型都满足小世界特性,站点网络还具有无标度特性,城市公共交通网络在蓄意攻击下表现出脆弱性[6,7]

许晴等人收集整理了全国 330个城市的公交数据,建立了 P 空间下的城市公交复杂网络,并针对复杂网络的小世界特性、度分布、网络同配性、等级模块性等结构属性进行了详细研究和横向对比分析,找到公交网络不依赖于外部因素的本质属性[8]

徐良杰和刘翔禾以中小城市公交网络为研究对象,基于 SpaceL空间和 SpaceP空间方法建立公交站点网络和公交换乘网络模型,利用Matlab统计网络的平均路径长度、聚集系数、度及度分布,分析中小城市与大城市公交网络的静态特性统计值,总结了中小城市公交网络特性中的不足之处[9]

罗艺和钱大琳运用 Space L 和Space P 方法分别构建了公交—地铁复合网络及其子网络。实证研究了公交—地铁网络的基本拓扑性质并对复合网络及其子网络的网络特性进行比较, 从整体的角度,综合性地分析城市公共交通运输网络的特性及换乘状况。证明了地铁及公交各自特点的充分发挥,二者高效的相互配合、衔接,是整个公共交通运输系统发挥最大效能的基础[10]

孙荣等人利用复杂网络堆积公交线网的拓扑结构进行分析,建立公交可达性复杂网络模型[11]

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