[發明專利]一種利用公共交通檔案評價公共交通網絡的方法

在審

• 申請號: 201710598030.0
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107423897A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 孫顥冬;竇梅;孫仁誠
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/30;G06Q50/26;G06Q10/04
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙)37104
• 代理人: 張世功

1.一種利用公共交通檔案評價公共交通網絡的方法，其特征在于具體操作步驟如下：

S1、收集公共交通網絡數據：

收集和整理某一縣市的公交車運行網絡檔案數據，包括公交路線和公交站點數據，將上述數據在Eclipse環境下利用Java語言編程實現對列表內容的重排，達到輸出表格為Source--Target--Label的格式，其中Source、Target屬于同一條線路上的相鄰站點，Label為它們的所屬線路，Target為Source的下一站，上述數據整理完畢后得到N行數據，其中N為大于1的整數，將上述N行數據保存為csv格式；

S2、繪制公共交通網絡節點和節點的度：

度用以表示與節點直接相連的邊的數目，反映了節點之間相互連接的情況，是反映網絡拓撲特性的重要統計指標，節點i的度k_i定義為與節點i直接相連的邊的數目，表示公式如下：

ki=ΣNaij---(1)]]>

繪制方式為在建立網絡時，將步驟1中處理后的csv格式的數據導入Gephi軟件，并調整節點顏色及大小渲染方式為“度”，即節點的度越大，節點越大；通過上述公式構建出該市公交站點網絡圖，包括所有節點、節點之間相連的線，所述的節點即為站點，節點之間的連線即為公交路線；

S3、節點強度是有權網絡邊上的權重和，是評價網絡節點重要性的一個重要指標，在測量加權網絡的特性時，節點強度與節點度一起反映網絡的連接關系及其連接邊上加載的權重信息，公共交通網絡中，站點即節點，節點的強度值越大，則表示該公交站點直接相連的公交線路、公交站點數越多，換乘也更加方便，出行更加便捷；節點的強度值越小，則表示該公交站點直接相連的公交線路、公交站點數越少，換乘越不方便，出行越不便捷；

S4、繪制節點強度值統計分布表，找出公共交通網絡中的核心站點和節點強度弱的節點：

對繪制出的公共交通網絡圖進行分析，并繪制節點強度值統計分布圖，并篩選和計算出節點強度達到50及以上的節點，這些節點是公共交通網絡中的核心站點，即公交樞紐站點，公交樞紐站點是公交網絡良好運營的保障；節點強度小于10的點為節點強度弱的點，節點的強度值越小，則表示該公交站點直接相連的公交線路、公交站點數越少，換乘越不方便，出行越不便捷，對公共交通網絡圖中節點強度高的點加強關注和維護，這些站點是人流量較大的核心站點，對市民出行影響極大，以維持整個交通網絡的穩定和順暢，對篩選出的節點強度弱的站點則進行相應的線路改造來提高節點強度，為市民換乘和出行提供便捷，用以作為路線調整的參考；

S5、計算任一站點直接相連的站點個數：

將節點度值統計分布圖中數據前兩列相同的行進行合并，生成有向網絡圖，用以研究某一站點直接相連的站點個數，有向網絡圖中站點的入度即為能夠一站到達該站點的所有站點的數量；出度則表示為從該站點能夠一站到達的站點的數量；一般情況下，公交站點僅有前后兩個站點；

S6、計算聚類系數：

聚類系數反映了任一節點的鄰居節點之間的緊密程度，該節點的聚類系數越大，則該節點的鄰居節點之間越緊密，在公交網絡中，聚類系數反映的是公交站點附近公交線路的密集程度，定義節點的聚類系數計算公式C_i為

Ci=Ei(ki(ki-1))/2---(2)]]>

其中，E_i表示i的鄰居節點之間實際存在的邊數，k_i(k_i-1)/2表示鄰居節點間最多可能存在的邊數。當k_i≤1時，令C_i＝0。顯然，0≤C_i≤1；定義網絡的聚類系數用以計算所有節點的聚類系數的平均值，通過計算各站點密度系數來評價整個交通網絡中所有站點公交線路的密集程度；

S7、繪制出公交網絡的聚類系數分布圖，找出類聚系數弱的點：

從公交站點的角度來講，任何一個站點i都有與之相鄰的鄰居站點，而這些鄰居站點中任意兩個若是也相鄰，便組成了一個三角形，聚集系數就是實際組成的三角形個數與最大能組成的三角形個數的比值；利用聚類系數計算公式繪制出公交網絡的聚類系數分布圖；聚類系數取值范圍在0-1之間，公交站點聚類系數為0，說明該站點的鄰居站點之間聯系弱，需要通過該站點才能取得聯系，可能導致該站點負荷較重，容易造成擁堵；公交站點聚類系數越大，說明該站點的鄰居站點之間聯系越強，通過該站點才能取得聯系的需求越弱，該站點負荷越小；

S8、計算每一站點的節點介數，找出該市公共交通網絡中的瓶頸站點：

介數分為邊介數和節點介數兩種，節點介數的定義為該市公共交通網絡中所有最短路徑中經過該節點的路徑的數目占最短路徑總數的比例，邊介數定義為網絡中所有最短路徑中經過該邊的路徑的數目占最短路徑總數的比例，公式如下：

Gv=Σi≠j∈VNij(v)Σi≠j∈VNij---(3)]]>

其中：Gv為節點v的節點介數；Nij為網絡中任意兩節點之間的最短路徑；Nij(v)為網絡中任意兩個節點之間最短路徑數目通過節點v的次數；一個網絡中，節點介數用以反映該節點能夠承載的流量并衡量該節點在該市整個公共交通網絡中的作用和影響力，是重要的全局幾何量；節點介數數值高的節點，就是該市公共交通網絡中起關鍵作用的樞紐站點，通過上述函數G_v計算出該市公共交通網絡中所有節點介數大于0.08的點；數值越高表明該節點位于重要樞紐位置，該節點即為瓶頸站點；

S9、對城市軌道交通現狀分析，篩選對公共交通站點具有強競爭的站點：

在設有城市軌道交通的城市，除了對常規地面公共交通分析外，還需要對城市軌道交通進行分析，先列出任意一趟城市軌道交通所經線路所有站點，再找出與每一城市軌道交通站點相重復的所有公交線路，最后對與每一城市軌道交通站點相重復的公交線路的數目進行統計并匯出表格，將重復站點的數目劃分競爭關系為：強競爭點(重復站點≥6)、一般競爭點(重復站點4～5)、和弱競爭點(重復站點≤3)，篩選出強競爭點，對于強競爭和一般競爭的線路應進行調整優化，調整對應公共交通網絡中的站點和線路，提高使用效率；

S10、根據評價結果對交通狀況進行調整：

通過上述步驟能夠計算出公交網絡的所有評價指標，并根據所述指標能夠清楚了解整個交通網絡中所有站點的屬性和狀態，同時能夠根據這些指標對公交網絡進行針對性調整，調整方式包括將步驟4中計算出的核心站點和步驟6計算出的聚類系數強度前30％的站點和步驟7計算出的瓶頸站點列表，篩選出所有共同點，對上述站點進行監控和優化；根據步驟4中所述節點的強度弱的站點和核心站點與根據步驟6計算出的所有點的聚類系數，找出類聚系數弱的核心站點和節點的強度弱的站點，同時參考步驟8中所計算出的強競爭點和一般競爭點，對相應的路線進行，重新優化和調整該核心站點和強度弱的站點的相鄰的路線來降低該核心站點負荷，防止造成擁；并且使所述站點能夠節點的強度和類聚系數的平均值，同時調整強競爭點和一般競爭點，使重復站點數均低于3。