文献标识码：A

Adjustment and optimization scheme of public transportation related to new subway lines in Dalian

Author: Guangdi Wan   Xiaoming Wang   Yanjun Zhang

Author unit ：Liuzhou Railway Vocational Technical College

Abstract: The situation of traffic congestion in the morning and evening rush hours in Dalian is steep. The development of subway has become a major turning point to solve such traffic problems. However, the new subway will have an impact on the original bus network, resulting in a competitive relationship between passenger flow. The development of a city should be dominated by subway and supplemented by public transportation. Therefore, in view of this situation, this paper studies and evaluates the overlap between No. 4 and No. 5 subway under construction in Dalian and the original public transportation. According to the evaluation results, the No. 4 and No. 5 subway under construction in Dalian is of positive significance to the whole bus subway network.

Key words: Dalian Metro No. 4 and No. 5 under construction bus network accessibility robustness verification

作者简介：万广娣（1994.06），女，中级，交通运输，硕士，广西壮族自治区柳州市鱼峰区文苑路2号，18742599219,1160664766@qq.com

0 引言

地铁相比较公交运量大、速度快、准时，能够有效的输送，缓解地面交通的压力。公交的优点是灵活，使其覆盖率比地铁的覆盖率大。在城市的交通网络系统中，应当形成“地铁为主、公交为辅”的“鱼骨状”结构，有效地将地铁和公交的优点结合，弱化两者的不足之处。更深层次的意义，避免了地铁和公交的重叠线路的大量出现，规避重叠路线因客流而引发的不良竞争。

国内复杂网络构建出公交地铁网络的主体研究较为丰富。罗艺^[1]以北京市为例，构造网络拓扑结构综合性分析城市复杂网络的特性和换乘状况；高自友等^[2]借助传统空间可达性的测度方法研究公共交通可达性；余伟等^[3]利用复杂网络分析法对比分析了南京市地铁开通前后的城市公共交通网络可达性的变化，指出地铁的开通提高了城市整体公共交通网的可达性。国外关于可达性的研究从1975年开始，Gleason^[4]利用区位模型对公共交通站点布局进行了探讨，揭开了公共交通可达性的研究序幕。之后，Murray 等^[5]从公共交通站点可达性和网络可达性两方面对公共交通可达性进行分析。Bhat等^[6]从地方可达性和网络可达性两个层面构建大都市区公共交通可达性分析工具。

1 大连市公交网络复杂性研究

1.1大连市公交系统概况

根据对大连公交网的统计分析，至2017年，大连市市区共有180条线路，1087个站点，涵盖几乎所有大连市区线路和站点及部分郊线运营线路和站点。其中包括地铁线路2条、公交线路178条。文中所有数据均来自大连市公共交通集团数据库，采集时间为2018/2，能够保证数据的真实性和有效性。

由于现在大连市区某些地段实行单向通行制度，致使一部分公交线路有上行和下行之分，导致上行和下行站点不完全相同，但这种情况出现的几率较小，因此我们对其站点合并处理。与上述文献相同的处理方法，将上行下行线路不一致的途经站点，统一将归为上行线路途经站点。

1.2 方法概述

城市的公共交通网络，根据其实际的需要，设立站点及站点之间的线路，可以被抽象为复杂网络。本文利用两种方法构建出大连市公交地铁的网络模型：Space L和Space P。Space L网络是将交通站点作为节点，节点之间的连边就是相邻两点的交通线路；Space P网络将交通站点作为节点，连边是两个站点间的直达交通线路。根据定义，可知Space L是Space P的子网络。

本文建立的公交地铁复杂网络是一个无向网络，有以下几点需要特殊说明：

（1）同一地点有往返两个方向的公交站点，归为上行线路；

（2）不同公交线路的停站地点有些许差异，将相同名称站点归为一个站点；

（3）同一地铁口的不同方位，以地铁中心处的地理坐标为准；

（4）同一名称公交站与地铁站，以公交站为准；

（5）不考虑突发性或临时性的改道造成站点地理坐标偏差的因素。

2 模型建立

2.1地铁开通后对城市公共交通整体的可达性影响

可达性简单来说是一个地方到另一个地方的难易程度。在Space L网络中，可达性体现在任意两个站点间停靠站点的数目；在Space P网络中，可达性体现在任意两个站点间换乘次数。为了更加直观地反映出可达性，本文利用复杂网络特征量中的平均路径长度来评价公交地铁网络的可达性。

距离指节点i走到另一个节点j的最短路径的边数，所有节点对之间的距离最大值成为网络的直径D。

                                (2-1)

网络平均路径长度L表示网络中所有点对间距离的平均值，即：

                             (2-2)

其中N代表网络的节点总数。

网络平均路径长度是衡量网络的传输效率的一个重要指标。平均路径长度越小说明网络的整体到达性越好，但在整个网络不处于连通状态，而是处于分割的多个子图的情况下，连通距离并不能真实地反应整个网络的连通性。通过对大连市公交网络的分析得出，该网络的最大子图大小为1958，即所有站之间都是连通的。以站点间的网络平均路径长度作为可达性评价指标是有意义的。网络平均路径长度的值越小、换乘次数越少，意味着有较好的可达性。

利用Pajek软件，构建出大连市公交地铁网络，并对地铁开通前后的网络平均路径长度进行分析，如表2.1所示。

表2.1　地铁开通前后城市公交地铁网的网络平均路径长度比较

Table 2.1　Comparisonoftheaveragedistancesbeforeandaftertheopeningofthemetro

表2.1为地铁开通前后城市公交地铁网的网络平均路径长度的变化。从中可以看出在Space L中，地铁开通后，网络平均路径长度从13.560站下降到13.326站，而地铁各站到其他站点网络平均路径长度下降的更为显著，从10.885站下降到9.214站。在Space P中，网络整体平均转车次数从2.758下降到2.754，下降的幅度很小。地铁沿线站点到其他站点的平均转车次数从2.241次下降到2.312次。这说明地铁新增线路开通后，整个城市公交网络的性能有所提高。其中地铁沿线站点的改善情况，远大于公交网络的整体改善情况。随着大连地铁线路的不断增加，地铁网络对整个城市公交网络的改善作用将更加显著。

2.2鲁棒性验证地铁开通后整体公共交通的可达性

在复杂网络中，删掉一部分节点，剩下节点的连通性好坏被视为鲁棒性。本文验证新增地铁4号、5号线路的合理性问题，以新增地铁站当作攻击对象，研究大连市公交地铁复杂网络的鲁棒性。鲁棒性利用了复杂网络特征量——网络效率来衡量，其公式由站点对间最短路径距离倒数的平均值求得：

                          (5-1)

经计算，大连市公交地铁现有网络的全局网络效率为E=0.081。

本文利用Pajek软件，根据以上原理对大连市公交地铁网络中新增地铁线路进行蓄意攻击。结果表明大连市公交地铁网络呈现出较为脆弱的性质，网络的效率随着新增站点被攻击的程度增加而下降。

表2.2 蓄意攻击下网络效率改变值

根据表格可以看出，在攻击新增站点100%之后，网络效率稳定在0.067。相较于未受攻击之前，网络效率共下降了0.014，占总比的17.28%。这一部分数据说明了新增地铁路线对整个公交地铁网络是有积极意义的，缺少了新增地铁线网络实际的传输效率将会下降。因此，新增地铁线路具有一定的合理性。

3 结论

本文选取大连市公共交通网络作为研究对象，考虑了地铁网络和传统公交网络的协同作用，在大量统计数据的基础上，通过SpaceL和SpaceP中地铁沿线站点到其他站点距离的变化，来衡量城市公交网可达性的改善。结果表明，地铁开通后，大连市公共交通网络的整体可达性有所提高。

在鲁棒性的研究当中，也进一步证实了新增地铁4号、5号线路的合理性。利用复杂网络中的特征量网络效率定量解释了新增地铁的合理性；在主观方面，新增地铁线路是城区间新的纽带，将公共交通的快捷度和舒适度提上新的高度。

参考文献

[1] 罗艺，钱大琳.公交-地铁复合网络构建及网络特性分析[J].北京交通大学.2015, 15(5).

[2] 高自友，吴建军，毛保华. 交通运输网络复杂性及其相关问题的研究[J]. 交通运输系统工程与信息,2005, 5(2): 79-84.

[3] 余伟,马健霄,张永辉.地铁对城市公交网可达性的改善研究[J].交通运输系统工程与信息.11(1):121-125.

[4] Gleason J M.1975.A set covering approach to bus stop localion[M].Omega,3(5):605-608.

[5] Murray A T, David R, Stimson R J, et al.Pubilc transportation access[M]. Transportation Research Part D: Transport and Environment,3(5): 319-328.

[6] Bhat C R, Bricka S, La Mondia J.et al. Metropolitan area transit accessibility analysis tool[M]. Austin ,TX: University of Tex as-Austin; Texas Department of Transportation.