基于多子网复合复杂网络的公共交通网络研究-论文.pdf

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1、Science&TechnologyVision科技视界科技·探索·争鸣基于多子网复合复杂网络的公共交通网络研究郑恒孙仁诚(青岛大学信息工程学院，山东青岛266071)【摘要】公共交通系统的本质是能够为居民的出行提供快速、便捷的服务。公共交通网络结构是公交系统的基础，其合理性-b科学性直接影响了公交系统运行有效性和居民出行的便捷性。基于复杂网络理论的公交网络结构优化研究已成为解决此问题的新兴方法。但是，现有研究主要集中于公交网络的实证分析及其拓扑结构优化．而作为影响居民出行便捷性的地理信息因素很少被纳入网络模型中。为此，提出了一种能够

2、描述公交网络与空间地理信息的复合公共交通网络模型。基于该模型基于该复合网络模型和居民小区的地理位置建立了公交线路居民小区复合网络．来描述公交线路对居民出行的影响并对公交系统的网络结构和居民出行的便捷性进行分析。【关键词】多子网复合复杂网络：公共交通网络：空间地理信息0引言L=而再d。1)基于复杂网络的城市公交网络模型的三种构建其中Ⅳ为网络中节点的数目。在公交站点网络．平均路径长度代城市公交系统是一个复杂的大系统。其中包含公交站点与公交站表的是到达公交网络中任意一个公交站点平均需要经过的站点的数点之间的关系、公交站点与公交线路之间的关系

3、以及公交线路与公交目。线路之间的关系等多个个体与多种关系。为了更加全面的研究城市公交网络的网络拓扑性质．以及网络的拓扑性质对公共交通状况的影1复合网的相关定义响．现有的研究对城市公交网络的建模主要有三种模型：公交站点网定义1(复合网)：满足下列条件的四元组G=(V，E，R，，)称作一络模型、公交线路网络模型和公交换乘网络模型．然后利用复杂网络个多子网复合复杂网络(简称复合网)。理论和构建的网络模型分别对城市公交网络的网络特性进行分析。(1)=扣。，⋯，)，表示结点的集合，m=IVI是集合的阶：(1)公交站点网络模型(2)E=l

4、>Iv^，}E，1≤，l≤m}VxV，表示结点问连边的集公交站点网络模型是基于SpaceL方法构建的网络．在此网络模合：型中，节点代表公交系统中的公交站点：如果有一条公交线路同时经(3)R=RX⋯xRX⋯xR：f(n，r2，⋯r．)lr．，1≤≤nl，R表示结点间过两个公交站点并且这两个公交站点在这条公交线路上是相邻的站一种相互作用关系集合．n是结点问相互作用关系的总数．R可以为点．则这两个节点之间建立一条连边。它是一种自然的网络构建方式，空集：能够反映公交站点之间的位置关系．并且能够反映出公交网络的基本(4)映射F：R。拓扑特征定义

5、2(公交线路)：称有序n元组r=(，⋯，bs∥一，bsk)为一条公(2)公交线路网络模型交线路，为线路所含站点总数，1≤≤bs，与bs表示线路的始发站公交线路网络主要是为了研究公交线路与公交线路之间的连通与终点站，为中间站点，6bs(1≤≤)是线路上的相邻站点关系。在该网络模型中．公交线路作为节点．如果两条公交线路经过的定义3(公交线路复合网)：设，=(bs一，，⋯，bs)为一条公交线公交站点中有相同的公交站点．则在两个节点之间建立一条连边路1≤≤，令结点集合={bsIbs,~roMte，1≤≤1，边集=f<，b>1(3)公交换乘网络

6、模型bs,~r，1≤≤l，关系集合={stopneighbor1表示同一线路上的站点间在公交换乘网络模型中．节点是公交站点．如果有同一条公交线的相邻关系，F为E到R的非空幂集的映射．称Ro“teNet0rk：(V路经过两个站点，则在这两个节点之间建立一条连边。这种方式构建E，RF)为公交线路复合网的网络是一个无权网络．同一条公交线路上的各个站点之间全连通定义4(／blX周围站点)：对于任意一个公交站点集合s，如果s的站点之间的平均路径长度可以反映从一个站点到另一个站点之间满足集合中的任意—个站点bs到给定的小区D的距离HI<．d(d-

7、O．3k)．的换乘情况则称集合中的站点为小区n周围站点2】复杂网络的统计特性定义5(小区复合网)：设(，E)为小区网，令关系集合R={Ⅱs—(1)度与度分布busline)，表示小区间的可达关系，F为E到R的非空幂集的映射集的度是与节点直接相连的边的数目．反映了节点之间相互连接的情况，它是反映网络拓扑特性的重要统计指标映射，称Residentiale№0rk=(，E，R，F)为小区复合网。节点i的度定义为与节点i直接相连的边的数目2基于复合网络的公交网络结构分析kl=2．1数据来源网络的平均度为该网络中所有节点的度的平均值．记为<>。

8、本文的公交数据来源于8684网站和百度地图．共包含了青岛市市区的221条公交线路、1239个公交站点和1590个居民小区度分布P()为网络中度数为k的节点的数目在网络的节点中所．根据占的比值实际应用，我们对数据做了如下处