地铁-公交加权复合网络关键站点识别及鲁棒性研究

为识别地铁-公交复合网络中的关键站点,提高网络鲁棒性,本文综合考虑地铁与公交的运行特性及换乘特性,以出行时间作为边权,构建地铁-公交加权复合网络。针对加权复合网络,提出可达重要度、中心重要度和路径重要度这3类站点重要度评估指标,以及更贴合实际的鲁棒性评估模型,评估不同攻击模式和攻击策略下的网络性能。以南京市地铁-公交加权复合网络为例,分析其网络特性、关键站点及鲁棒性。研究结果表明:地铁网络在复合网络中起到快速通道的作用,能够从整体上极大地提升复合网络的运行效率,减小约13%最优路径的平均耗时,当关键地铁站点遭受攻击时,会造成复合网络绕行率的迅速提升和网络效率的快速下降;在复合网络遭受第1类攻击方式时,基于路径重要度的攻击策略对网络的绕行比例影响最大,基于可达重要度的攻击策略对网络的最大连通度影响最大;相较于第1类攻击,复合网络在第2类攻击下表现出更强的鲁棒性,基于可达重要度的攻击策略对网络性能影响最大。

地铁建设对公交系统鲁棒性的影响

为提高城市公交系统的鲁棒性,制定了基于换乘的加边策略。以济南市公交-地铁复合网络为例,研究了网络的特性参数和鲁棒性,并提出基于换乘的加边策略提高网络鲁棒性。研究表明:复合网络具有小世界和无标度网络特性;网络在蓄意攻击下比随机攻击更具脆弱性;在介数攻击下,高度加边策略对网络鲁棒性提升较为显著,使网络瘫痪时被攻击站点比例提升50.46%;在随机攻击和度攻击下,高介数加边策略对网络鲁棒性提升较为显著,使被攻击站点比例分别提升23.35%和39.81%。

空间异质性建成环境对地铁与公交换乘客流的影响

地铁与常规公交换乘的出行方式成为人口密集型城市的主要出行方式,探究两者换乘模式的影响因素有助于提高公共交通分担率。本文采用AFC(Automatic Fare Collection System)数据与AVL(Automatic Vehicle Location)数据,识别地铁-公交(M-B)和公交-地铁(B-M)两种模式的换乘客流。以地铁站点为核心,围绕站点周边开发程度、交通系统、城市设计及地铁网络结构特征这4个维度构建地铁站点建成环境指标体系。利用多尺度地理加权回归模型(MGWR)探究城市建成环境对地铁-公交与公交-地铁两种换乘模式的影响机理及其尺度效应,并以成都市为对象进行实证研究。研究结果表明:MGWR模型能够反映不同建成环境要素与M-B和B-M方式间依赖关系的空间异质性与作用尺度差异性,估计结果优于全局OLS(Ordinary Least-Squares)模型与GWR(Geographic Weighted Regression)模型;建成环境要素对公交与地铁换乘客流的影响效应存在空间异质性,公交线路数量空间异质性最为显著,非机动车道密度、土地利用混合度及地铁线路数量空间异质性较弱;不同建成环境要素对换乘客流的影响效果具有差异性,公交站点数量与线路数量影响程度对换乘客流促进作用较大,而非机动车道密度则有明显的抑制作用。

基于复杂网络和空间信息嵌入的常规公交-地铁复合网络脆弱性分析

由于传统常规公交-地铁复合网络静态脆弱性研究未考虑常规公交-地铁耦合站点的关键作用,同时缺少明确的耦合站点脆弱性规则,基于复杂网络理论和空间信息嵌入,给出基于ArcGIS的耦合站点定量化判定规则和流程化处理方法,实现大规模公交网络耦合站点的批量精准识别.给出考虑常规公交站点和地铁站点差异性的耦合站点脆弱性规则,使复合网络更接近耦合系统,建立复合网络脆弱性改进分析模型.最后,对南京市常规公交-地铁复合网络脆弱性进行实例仿真分析,验证模型的可行性.研究结果表明:耦合站点能显著降低常规公交网络、地铁网络以及复合网络的脆弱性;随着耦合站点耦合半径的增大,复合网络及各子网络应对随机攻击和蓄意攻击的能力均增大;耦合站点对地铁网络应对蓄意攻击能力的提升优于常规公交网络;与网络有效性相比,网络最大连通率具有相似的公交网络脆弱性度量能力,且计算效率大幅提高,应被优先选用为大规模网络脆弱性度量指标.

城市地铁-公交复合网络抗毁性与级联失效仿真

为研究城市公共交通复合网络的拓扑结构特性,在构建多方式、多层次拓扑网络的基础上,对以成都市为例的地铁-公交复合网络在袭击与拥堵下的有效性进行了分析.运用复杂网络理论,首先测度地铁-公交复合网络在不同袭击模式下的静态抗毁性,以评判复合网络中节点与连边的重要度;其后对突发性事故下地铁客流拥堵的传播扩散现象与级联失效过程进行仿真分析,通过对受阻客流在复合网络中传播性的分析,评判复合网络中地铁线路与沿线公交线路应急协调能力的匹配度.研究结果表明:在随机、蓄意两种袭击下,地铁-公交复合网络的最大连通度与网络效率的降幅与降速均低于地铁子网络与地面公交子网络,复合网络整体效能优于单一网络;基于有无容量限制下成都市8条地铁线路的拥堵失效仿真结果,能够评估其沿线既有公交线路的应急疏运能力,从而制定具有针对性的策略措施,以应对突发性事故下复合网络的过载情况.

基于前景理论的地铁/公交出行路径选择模型

以"前景理论"为框架,通过对地铁/公交组合交通出行方式的选择行为特性分析,以地铁在常态运营下的行驶时间为单位广义费用,通过意向调查(SP调查)拟合路径选择影响因素的换算函数,建立了广义出行费用计算模型;然后针对前景理论中关键的参考点选择方法,提出用预留时间作为对期望费用的修正,并对参数进行标定,建立了在风险条件下的地铁/公交出行路径决策模型.实例验证结果表明:模型与被调查者的选择吻合率约90%.

考虑出行行为的地铁公交网络优化

为研究新建地铁开通后配套公交线路的调整,从出行行为角度出发对地铁公交网络进行优化调整.引入前景理论描述有限理性出行者的路线选择行为,假定出行者总是追逐出行收益前景值最大,以此为目标建立路线选择模型.通过测试网络对前景理论和效用理论下的路网平衡态进行分析,结果显示:各路线流量在前景理论下达到平衡态的时间多于在效用理论下达到平衡态的时间,且前者存在较明显的流量振荡;前景值改变阈值对平衡态流量的影响体现了出行者对不确定性的风险抵抗,更贴合实际情况,可依此确定最终的公交线路.

城区内涝条件下城市公交-地铁双层交通网络的脆弱性分析

为提高城市公共交通应对内涝的能力,利用复杂网络理论的Space-L方法构建了武汉市中心城区的地铁、公交无向加权网络,并在此基础上运用ArcGIS软件构建了不同耦合半径的公交-地铁双层交通网络,确定了连边的权重和节点的重要度,计算了静态下地铁网络、公交网络和不同耦合半径的公交-地铁双层交通网络的介数、平均路径长度和聚类系数等复杂网络特性指标;针对内涝导致的单一站点失效和多站点失效情况,以最大联通子图比例、网络连通率和网络效率为指标进行了故障模拟,分析了节点故障与连边故障对城市公交-地铁双层交通网络脆弱性的影响。结果表明:城市公交-地铁双层交通网络的最大联通子图比例、网络连通率和网络效率3项指标在攻击下的下降程度和下降速率都低于单一地铁网络和公交网络,城市公交-地铁双层交通网络的抗毁性能高于单一交通网络;对比节点故障与连边故障发现,节点故障下网络的脆弱性更大。

地铁公交自助服务终端的充值功能设计

提出一种某市地铁公交自助服务终端的充值功能的优化设计方案,介绍了自助服务终端的系统结构,自助充值功能的流程设计及软件设计方案。该终端的图形用户界面使用C#语言设计多线程管理软件实现,读卡器通过FMCOS操作系统卡命令读取非接触CPU卡的基本信息,设备通过联机报文与一卡通公司后台服务器通信,进行交易清算。该文实现并优化终端自助充值功能,通过设备实际运营,验证了方案的优越性。

浅谈北京地铁公交文化的特点

北京是全国最早建设地铁轨道交通的城市,从1969年10月建成通车的地铁一号线开始至今已有40多年的历史。在这期间,北京市高度重视地铁轨道交通建设,其建设速度和发展成就令人瞩目,同时也逐渐形成了颇具北京特色的地铁公交文化现象,具体体现在公共性、地域性、复杂性、便捷性和安全性等五个方面。本文便是以北京地铁为主要研究对象,介绍了地铁这种公共交通设施所呈现出来的公交文化特点,以期能对有关方面的研究有所帮助,同时,也可为城市地铁轨道交通建设中的规划设计提供参考。

基于贪心介数的地铁-公交复合网络关键车站识别算法

关键车站识别是分析与理解地铁-公交复合网络特性、结构、功能的有效方式。为挖掘地铁-公交复合网络中的关键车站并提高网络鲁棒性,采用Space L方法,建立地铁-公交复合网络模型,提出基于贪心介数的地铁-公交复合网络关键车站识别算法;在介数中心性算法的基础上,引入贪心算法,计算网络结构动态变化下的车站重要度,扩大关键车站的影响力。仿真分析表明,成都市地铁-公交复合网络具有无标度和小世界特性,贪心介数策略攻击对网络性能影响最大,表明该算法具有较高的关键车站识别精度。

大客流干扰下多层公交-地铁网络的韧性评估

为评估车站失效对公交-地铁网络结构和服务质量的影响,研究大客流干扰下公交-地铁网络的韧性是十分必要的。提出有向时间加权的多层公交-地铁网络建模方法,采用改进的耦合映像格子模型,从乘客和运营视角分别提出乘客出行效率比和网络服务效率比作为韧性评估指标,采用德尔菲法-熵权法和博弈论综合赋权法确定指标的综合权重。构建以多层公交-地铁网络韧性指标最大化为目标的时序优化模型,采用自适应遗传算法进行求解。以西安市多层公交-地铁网络为例,考虑大客流提出4种干扰情景,对比分析最优恢复策略与随机恢复策略、优先恢复策略在4种大客流干扰场景下对网络韧性恢复效果的差异。结果表明:在4种大客流干扰场景下,仅考虑车站在运营网络中的重要程度无法得到最优策略,应以网络韧性最大化角度构建模型求解最优恢复次序,最大程度地减少网络性能的损失;增加恢复资源可以缩短恢复时间和提高恢复效率,但恢复资源的增加与网络韧性的提升不成正比。研究结论可以为公交、地铁网络的韧性评估与抢修恢复提供决策依据。

基于泰森多边形的地铁换乘量生成模型及影响因素分析

在多式联运的公共交通网络中,换乘是不可避免的。与门到门服务相比,换乘的便捷程度会影响公共交通出行吸引力。因此,规划和管理有效的换乘衔接非常重要,这需要了解影响换乘的因素。以地铁站为研究对象,分析了在以公交、地铁和自行车组成的城市公共交通最后一公里出行中,哪些因素会影响地铁站周边的自行车和公交车换乘出行量。通过研究公交、地铁和自行车联合网络中出行量与地铁周边区域的公共交通网络特征之间的关系,并以泰森多边形的不同圈层来表征不同区域的交通生成的影响力,建立了基于泰森多边形的地铁换乘量生成模型,以此来解释由自行车和公交到达地铁站的换乘量及相关影响因素。首先,生成基于地铁站网络的泰森多边形。其次,通过计算泰森多边形不同圈层的POI数量及自行车出行量得到泰森多边形的影响系数。再次,得到了公交站点数、公交到地铁换乘时间、不同类别的POI数量等多个变量,并建立了换乘量生成模型。利用北京市的智能卡数据、公共交通网络数据和POI数据,模型表现良好。该模型可预测规划中的地铁站点的周边区域(泰森多边形中)的慢行交通出行量,为新建地铁站点的公共自行车投放量及最后一公里公共交通规划提供依据。

基于双层网络模型的城市公共交通系统抗毁性研究

为研究城市公共交通系统的抗毁性,采用复杂网络理论对地铁、公交系统进行映射和分析。首先,基于Space-L模型改进双层复杂网络构建方法,以实际换乘距离为指标构建连边,并以线路高峰小时载客能力为边权重构建地铁-公交双层网络;其次,通过度、强度、介数等指标分析双层网络与其子网络的特性;最后,分别采用随机攻击和蓄意攻击模型对双层网络及其子网络进行抗毁性分析。研究结果表明:地铁-公交双层网络呈现无标度特性,对蓄意攻击表现出脆弱性,且对不同蓄意攻击指标的敏感性不同。研究结论对于公共交通系统应对突发事件,提升系统韧性具有参考价值。

基于Neo4j的无障碍设施数据存储与检索应用研究

武汉公交地铁无障碍出行应用是一款主要辅助轮椅无障碍出行的工具,在对其进行无障碍设施数据维护过程中遇到了数据重复存储、错乱和梳理更新困难等问题。目前使用图数据库Neo4j应用于无障碍应用的研究较少,本文以武汉市地铁无障碍设施为例,对比武汉地铁无障碍出行移动应用中使用的MySQL和数据采集系统中使用的Neo4j两种数据库,通过阐述两者的存储表结构、使用利弊和查询表现后,以数据采集上报模块为应用点验证了使用Neo4j的可行性和有效性。

轨道交通新线开通背景下的常规公交线网调整

轨道交通新线开通后会与沿线平行的常规公交线路形成竞争,造成一定的公共资源浪费。为优化城市公共交通网络、降低线路重复、增强网络接驳、增加空间覆盖、提高运营效率、促进公交网和轨道网充分融合、打造一体化的公共交通系统,对轨道交通线路沿线公交配套衔接方案进行优化调整。以武汉市轨道交通5号线和16号线配套公交优化调整为例,综合考虑公交线路与轨道交通廊道重复系数等线路属性指标和客流等运营指标,探索轨道交通配套常规公交网的优化调整目标、原则、思路以及现状评估方法、调整后评价体系、配套保障政策、分批实施建议,为新开地铁线路配套公交优化调整提供借鉴和参考作用。

改进Dijkstra算法在公共交通出行的研究

文章利用邻接表和优先队列对传统Dijkstra算法进行改进,以公交地铁换乘查询的方式为基础,根据使用者的需求特点生成不同的最佳换乘方案,提供换乘方案的三种可选方向分别是时间最优、最少换乘和少步行。将公交站点和地铁站点信息相融合,将考虑站点间换乘的距离和共享单车出行方式相结合,实现公交地铁交叉换乘查询最优,并以南昌市和北京市公交地铁线路为样本加以论证和分析。

城市公共交通复合系统抗毁性仿真研究

运用复杂网络理论,对以成都市为例的城市公共交通复合系统网络以及两子系统网络进行了相关拓扑特性与抗毁性分析。分析结果显示,以成都市为例的地铁-公交复合网络及其子网络均为具有无标度特性的小世界网络,在L、P两种空间中均表现出随机袭击下的鲁棒性与蓄意袭击下的脆弱性,且节点的抗毁性低于边的抗毁性;同时在相同袭击条件下,复合网络的抗毁性均优于地铁子网络与地面公交子网络。

提升地铁—公交车接驳率的治堵效应——基于昆明市交通网络大数据的分析

地铁网络的延伸可以改变地铁—公交车的接驳率,通过调整公共交通的供给结构来影响道路交通的拥堵程度。基于数据挖掘获得昆明市公交车站点与线路信息,利用RDiT(时间序列断点回归)检验了昆明市开通地铁3号线、6号线一期以调整地铁—公交车接驳率,进而影响治堵的效果。研究发现,昆明城市地铁网络的延伸显著提高了地铁—公交车的接驳率,但接驳率的提升反而加剧了道路拥堵,使新增地铁线路的治堵效应削减了11.2%;接驳率的提升带来的道路交通压力与公交车站点—地铁站点、公交车线路之间的重复率过高有关,道路交通的供需错配导致公交车成为增加道路压力的关键;地铁—公交车接驳率提升增加的拥堵效应能够被地铁网络延伸带来的分流效应所抵消,总体而言,窗口期内昆明市3号线、6号线地铁线路的开通仍发挥了治堵作用。

考虑相依边负载的相依网络鲁棒性研究

针对现实中不同网络之间的连接边存在负载传递和容量约束的现象,提出了一种考虑相依边负载的相依网络级联失效模型,并将该模型运用到地铁公交相依网络上,分析不同交通网络之间的换乘所带来的负载分配问题。该模型综合考虑了相依边过载失效、相依节点故障和非最大连通子图节点损失的失效情况。通过调节攻击比例,分析不同负载重分配策略、不同的网络耦合方式与组合模式、网络的相依程度、不同边攻击方式下对相依网络鲁棒性的影响。结果表明:剩余容量分配策略能有效缓解相依边的过载失效,小世界网络组成的相依网络鲁棒性更好;提高耦合程度和子网络的平均度能有效提高相依网络的抗毁性;相较于相连边,攻击相依边对网络的鲁棒性影响更大。