基于復雜網絡理論的公共自行車交通系統分析
——以湖州中心城區為例

楊 月 英

(湖州職業技術學院　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分析

——以湖州中心城區為例

楊 月 英

(湖州職業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的公共自行車交通系統，得出核最大區域與城市中心高度一致，核為3-4的站點集所在區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、公共自行車系統現狀

公共自行車交通系統是指公司或組織在城市客流集聚區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。KrykewyczGregoryR.提出利用地理信息系統對網點布局進行分析，來確定公共自行車系統的主要服務[1](P117-124)，耿雪等依據居住人口、商業特征等將調查區域進行分區，得出公共自行車系統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]。

公共自行車系統作為一種發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提供一些理論依據，解決公共自行車交通系統中存在的一些問題。

二、構造公共自行車復雜網絡及分析

下面以湖州中心城區設置的自行車站點為節點，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)只討論中心城區的站點，即離城區較遠站點不討論，如圖中的一些孤立點；(2)發現其中站點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的節點位于城市最邊緣或橋邊，節點為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　湖州中心城區公共自行車站點度分布柱狀圖

圖3　湖州中心城區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個節點 ，這五個節點構成一個完全圖，也就是該區域被三角形覆蓋，該區域是整個城市的最中心，也就說明市民要去該區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，紅色及藍色區域基本含概了整個湖州中心城區，其中核為3說明在這一塊區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的站點包圍的區域內除環城河(旄兒港)影響兩站點距離(交通)外，其它區域都被五邊形及以下多邊形覆蓋，說明該區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的外圍區域，及核為2的內部區域，基本以居民住宅小區及新遷公共服務點為主，對于小區居民，主要看小區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域，一個是 ，另一個是 ，這兩個凹性區域內站點空缺，其中第一塊區域剛好是兩所高校所在區域，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。另一垃塊區域是環城河所在區域，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域居民需求，則可得出的結論是這塊區域建立的站點已充足。

(三)簇系數分析

用Pajek軟件統計出各點的簇系數列表，并把葉節點的簇系數轉換為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的節點中35 %的節點簇系數為1，說明兩鄰居相距小于一個單位距離，65 %的節點簇系數為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的公共自行車系統，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研究——以湖州中心城區為例》(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