[发明专利]一种利用公共交通档案评价公共交通网络的方法

摘要

本发明属于信息技术领域，涉及一种利用公共交通档案评价公共交通网络的方法，具体操作步骤包括收集公共交通网络数据、绘制公共交通网络节点和节点的度、绘制节点强度值统计分布表，找出公共交通网络中的核心站点和节点强度弱的节点、计算任一站点直接相连的站点个数、计算聚类系数、绘制出公交网络的聚类系数分布图，找出类聚系数弱的点、计算每一站点的节点介数，找出该市公共交通网络中的瓶颈站点、对城市轨道交通现状分析，筛选对公共交通站点具有强竞争的站点，最后根据评价结果对交通状况进行对应调整。本发明与现有技术相比，档案数据获方便，分析方法科学可靠，能够充分提高公共交通的效率和利用率，应用环境友好，市场前景广阔。

主权项

一种利用公共交通档案评价公共交通网络的方法，其特征在于具体操作步骤如下：S1、收集公共交通网络数据：收集和整理某一县市的公交车运行网络档案数据，包括公交路线和公交站点数据，将上述数据在Eclipse环境下利用Java语言编程实现对列表内容的重排，达到输出表格为Source‑‑Target‑‑Label的格式，其中Source、Target属于同一条线路上的相邻站点，Label为它们的所属线路，Target为Source的下一站，上述数据整理完毕后得到N行数据，其中N为大于1的整数，将上述N行数据保存为csv格式；S2、绘制公共交通网络节点和节点的度：度用以表示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，是反映网络拓扑特性的重要统计指标，节点i的度ki定义为与节点i直接相连的边的数目，表示公式如下：ki=ΣNaij---(1)]]>绘制方式为在建立网络时，将步骤1中处理后的csv格式的数据导入Gephi软件，并调整节点颜色及大小渲染方式为“度”，即节点的度越大，节点越大；通过上述公式构建出该市公交站点网络图，包括所有节点、节点之间相连的线，所述的节点即为站点，节点之间的连线即为公交路线；S3、节点强度是有权网络边上的权重和，是评价网络节点重要性的一个重要指标，在测量加权网络的特性时，节点强度与节点度一起反映网络的连接关系及其连接边上加载的权重信息，公共交通网络中，站点即节点，节点的强度值越大，则表示该公交站点直接相连的公交线路、公交站点数越多，换乘也更加方便，出行更加便捷；节点的强度值越小，则表示该公交站点直接相连的公交线路、公交站点数越少，换乘越不方便，出行越不便捷；S4、绘制节点强度值统计分布表，找出公共交通网络中的核心站点和节点强度弱的节点：对绘制出的公共交通网络图进行分析，并绘制节点强度值统计分布图，并筛选和计算出节点强度达到50及以上的节点，这些节点是公共交通网络中的核心站点，即公交枢纽站点，公交枢纽站点是公交网络良好运营的保障；节点强度小于10的点为节点强度弱的点，节点的强度值越小，则表示该公交站点直接相连的公交线路、公交站点数越少，换乘越不方便，出行越不便捷，对公共交通网络图中节点强度高的点加强关注和维护，这些站点是人流量较大的核心站点，对市民出行影响极大，以维持整个交通网络的稳定和顺畅，对筛选出的节点强度弱的站点则进行相应的线路改造来提高节点强度，为市民换乘和出行提供便捷，用以作为路线调整的参考；S5、计算任一站点直接相连的站点个数：将节点度值统计分布图中数据前两列相同的行进行合并，生成有向网络图，用以研究某一站点直接相连的站点个数，有向网络图中站点的入度即为能够一站到达该站点的所有站点的数量；出度则表示为从该站点能够一站到达的站点的数量；一般情况下，公交站点仅有前后两个站点；S6、计算聚类系数：聚类系数反映了任一节点的邻居节点之间的紧密程度，该节点的聚类系数越大，则该节点的邻居节点之间越紧密，在公交网络中，聚类系数反映的是公交站点附近公交线路的密集程度，定义节点的聚类系数计算公式Ci为Ci=Ei(ki(ki-1))/2---(2)]]>其中，Ei表示i的邻居节点之间实际存在的边数，ki(ki‑1)/2表示邻居节点间最多可能存在的边数。当ki≤1时，令Ci＝0。显然，0≤Ci≤1；定义网络的聚类系数用以计算所有节点的聚类系数的平均值，通过计算各站点密度系数来评价整个交通网络中所有站点公交线路的密集程度；S7、绘制出公交网络的聚类系数分布图，找出类聚系数弱的点：从公交站点的角度来讲，任何一个站点i都有与之相邻的邻居站点，而这些邻居站点中任意两个若是也相邻，便组成了一个三角形，聚集系数就是实际组成的三角形个数与最大能组成的三角形个数的比值；利用聚类系数计算公式绘制出公交网络的聚类系数分布图；聚类系数取值范围在0‑1之间，公交站点聚类系数为0，说明该站点的邻居站点之间联系弱，需要通过该站点才能取得联系，可能导致该站点负荷较重，容易造成拥堵；公交站点聚类系数越大，说明该站点的邻居站点之间联系越强，通过该站点才能取得联系的需求越弱，该站点负荷越小；S8、计算每一站点的节点介数，找出该市公共交通网络中的瓶颈站点：介数分为边介数和节点介数两种，节点介数的定义为该市公共交通网络中所有最短路径中经过该节点的路径的数目占最短路径总数的比例，边介数定义为网络中所有最短路径中经过该边的路径的数目占最短路径总数的比例，公式如下：Gv=Σi≠j∈VNij(v)Σi≠j∈VNij---(3)]]>其中：Gv为节点v的节点介数；Nij为网络中任意两节点之间的最短路径；Nij(v)为网络中任意两个节点之间最短路径数目通过节点v的次数；一个网络中，节点介数用以反映该节点能够承载的流量并衡量该节点在该市整个公共交通网络中的作用和影响力，是重要的全局几何量；节点介数数值高的节点，就是该市公共交通网络中起关键作用的枢纽站点，通过上述函数Gv计算出该市公共交通网络中所有节点介数大于0.08的点；数值越高表明该节点位于重要枢纽位置，该节点即为瓶颈站点；S9、对城市轨道交通现状分析，筛选对公共交通站点具有强竞争的站点：在设有城市轨道交通的城市，除了对常规地面公共交通分析外，还需要对城市轨道交通进行分析，先列出任意一趟城市轨道交通所经线路所有站点，再找出与每一城市轨道交通站点相重复的所有公交线路，最后对与每一城市轨道交通站点相重复的公交线路的数目进行统计并汇出表格，将重复站点的数目划分竞争关系为：强竞争点(重复站点≥6)、一般竞争点(重复站点4～5)、和弱竞争点(重复站点≤3)，筛选出强竞争点，对于强竞争和一般竞争的线路应进行调整优化，调整对应公共交通网络中的站点和线路，提高使用效率；S10、根据评价结果对交通状况进行调整：通过上述步骤能够计算出公交网络的所有评价指标，并根据所述指标能够清楚了解整个交通网络中所有站点的属性和状态，同时能够根据这些指标对公交网络进行针对性调整，调整方式包括将步骤4中计算出的核心站点和步骤6计算出的聚类系数强度前30％的站点和步骤7计算出的瓶颈站点列表，筛选出所有共同点，对上述站点进行监控和优化；根据步骤4中所述节点的强度弱的站点和核心站点与根据步骤6计算出的所有点的聚类系数，找出类聚系数弱的核心站点和节点的强度弱的站点，同时参考步骤8中所计算出的强竞争点和一般竞争点，对相应的路线进行，重新优化和调整该核心站点和强度弱的站点的相邻的路线来降低该核心站点负荷，防止造成拥；并且使所述站点能够节点的强度和类聚系数的平均值，同时调整强竞争点和一般竞争点，使重复站点数均低于3。