基于复杂网络理论的轨道交通站点重要性评价模型研究

发表时间:2017/9/5   来源:《知识-力量》2017年7月下   作者:董鲁祺
[导读] 当发生意外事件时,冉家坝站、重庆北站以及五里店站对网络效率的影响较大,应加强保护措施的修建。

(重庆交通大学, 交通运输学院,重庆 400074)
【摘  要】:城市轨道交通是城市公共交通体系的重要组成部分,而意外事件的发生易使某些站点陷入瘫痪,从而影响轨道交通网络全局效率。为了定量评价站点在网络中的重要程度,以复杂网络理论为基础,建立了重庆市轨道交通的拓扑网络图,通过对比2015年的统计分布特征值,发现重庆市轨道交通网络在平均度、平均聚类系数以及平均路径长度上均有较大改善。之后结合轨道交通网络的统计特征值,建立了站点重要性评价模型,定量表示各个站点对于整个网络的重要程度。当发生意外事件时,冉家坝站、重庆北站以及五里店站对网络效率的影响较大,应加强保护措施的修建。
【关键词】:复杂网络; 轨道交通; 重要性评价; 变异系数法

0引言
         城市轨道交通是保证居民顺畅出行和解决交通拥堵问题的有效手段。近年来,城市轨道交通的快速发展,对保障运营安全提出新的挑战和要求。车辆线路故障、突发特大客流、自然灾害、恐怖活动等突发事件都可能使某些轨道交通站点或线路瘫痪,从而影响轨道交通网络全局效率。分析轨道交通网络拓扑特性并定量计算各站点的重要性以采取相应对策预防事故,对保障城市轨道交通的稳定运营有重要意义。
1 模型建立
1.1重要性评价指标的确定
         复杂网络是具有大量节点的和复杂连接拓扑结构的网络模型。当前,很多系统可被看作复杂网络,例如: 因特网、社交网络和轨道交通网络。复杂网络理论,则是用来研究各种复杂网络之间的共性和处理它们的普适方法。描述复杂网络结构特点的统计特征有很多,包括最短路径、聚类系数、介数、平均度、平均距离、连通片分布、相关系数等,其中,有 3个统计特征最为基本和重要,即度、聚类系数和平均路径长度[1],下面就对此做简要的说明:
1.1.1节点的度
        
        图2 重庆市轨道交通节点重要性得分
         由图中可知,重要性得分较高的43号(冉家坝站)、182号(重庆北站)、170号(五里店)车站均位于几条轨道线路交叉的换乘站,其连接线路较多,换乘客流较大,在轨道交通网络中有较重要的影响。图中100-140号节点重要性程度均位于平均水平之上,是因为站点位于发展较早,社会经济较发达的渝中区,其轨道线网的站点布置较为密集,站点的平均服务半径较小。而得分较低的节点,往往是线路的始末站,且只有1条线路连接,站点的聚类系数还有待提高。
3 结论
         结合复杂网络理论,对重庆市轨道交通网络进行统计分析,得出结论如下:
         第一,相较于2015年的轨道线网状况,2020年的轨道交通网络在平均度和平均聚类系数两项指标上均有显著提高,说明重庆市轨道交通站点的密集程度以及线路的服务范围均有改善。
         第二,对于轨道交通换乘站,因为连接线路较多、客流需求较大,在网络中的重要性要重于一般站点。若发生意外事件导致站点无法正常工作,由此会导致的网络运行效率的下降。因此,在意外事故面前,重要性高的节点应得到重点保护。

参考文献
[1] 刘志谦,宋瑞. 基于复杂网络理论的广州轨道交通网络可靠性研究[J]. 交通运输系统工程与信息,2010,10(5):194-200.
[2] 叶青. 基于复杂网络理论的轨道交通网络脆弱性分析[J]. 中国安全科学学报, 2012,22(2): 122-126.
[3] 韩豫,成虎等.基于脆弱性的城市轨道交通运营安全理论框架[J].城市轨道交通研究,2012(11):15-19.

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