重庆城市公交系统复杂网络模型及可靠性规划研究

摘要

城镇“公共交通优先发展”是国家新型城镇化发展战略的重要工作内容，城市公交系统规划也是城乡规划中的重要专项规划工作。重庆发展公共交通体系建设，面临山地地形复杂，组团形态分散、生态环境敏感等诸多约束，优化公交系统线网结构，提升路面公交系统可靠性，是重庆落实公交优先战略，推进“以人为本”新型城镇化建设的重要课题之一。
　　在城乡规划和复杂系统科学交叉领域，选取重庆主城公交系统作为研究对象，引入平原城市成都主城路面公交系统作为对比参考，提炼重庆公交系统网络可靠性问题，应用复杂网络分析方法，对两个公交系统进行抽象，创建公交系统复杂网络模型，综合运用 GIS空间分析方法、数据可视化等方法，挖掘重庆公交复杂网络在空间约束条件下的静态结构特征及动态可靠性规律，分析成因机制，并提出优化策略。
　　城市公交系统是以公交站点、公交线路组成的网络化物理体系，是客流运输的物质载体，也是系统可靠性发挥的基础条件和决定要素。运用复杂网络分析方法，将公交站点抽象为复杂网络模型中的节点，将公交站点与站点之间的直达关系抽象为复杂网络模型中的连线，构建重庆城市公交系统复杂网络模型，作为科学研究的客体对象，实现复杂现实问题到简单数理模型的转变。
　　然后，在整体、局部、个体等不同层面，从完备性、稳定性、均衡性等不同方面，从相互作用关系及空间布局模式两个维度，开展公交网络静态可靠性研究。研究结果表明，相较于平原城市成都，重庆市公交复杂网络在整体完备性、局部稳定性、个体均衡性等方面相对较低。
　　其次，分析城市公交网络实际运营中面临的拥堵、道路维修等现实情况，在重庆市公交复杂网络模型中进行模拟仿真，提炼公交系统的动态可靠性规律。研究表明，相较于成都，重庆公交复杂网络在干扰下存在更多的脆弱成分，且承担中介枢纽作用的站点对于网络的整体性和高效性影响较大，是网络动态可靠性的关键影响要素。
　　以重庆公交复杂网络模型静态和动态可靠性分析为基础，提炼重庆公交网络存在集聚性、破碎化、非均衡性等结构特征，归纳出重庆公交系统“地形阻隔”等生成机制。
　　以此为基础，从公交系统规划模式、设施配置方式两个方面，提出重庆公交系统网络规划优化策略。规划模式上，建议由目前的“直达式”演进为“换乘式”。设施配置上，公交场站依照站点承担中介枢纽作用的量化分析数据，划分为四个层级：“城市中心站”、“区域枢纽站”、“一般首末站”、“一般中间站”；公交线路依照联系站点的层级关系，划分为三个级别：“公交主干线”、“公交次干线”、“公交支线”，据此提出空间规划优化策略。
　　本研究尝试将复杂网络分析方法运用于城市公交系统专项规划设计，刻画出公交系统的可靠性问题和成因，希望为城乡公交系统专项规划设计提供一种新的科学依据和研究工具，寻求城乡设施专项规划与复杂网络分析结合运用的新思路和新方法，探索城乡规划信息化、科学化发展方向。

目录

1 绪 论

1.1研究背景与缘起

1.2研究科学问题

1.3国内外相关研究综述

1.4研究意义

1.5研究框架

2 研究方案设计

2.1整体思路

2.2研究靶区

2.3复杂网络建模

3 公交复杂网络模型的静态可靠性研究

3.1研究分析框架

3.2网络类型判定

3.3整体完备性

3.4局部稳定性

3.5个体均衡性

3.6本章小结

4 公交复杂网络模型的动态可靠性研究

4.1分析框架构建

4.2网络整体性

4.3网络高效性

4.4本章小结

5 公交系统规划的可靠性优化策略

5.1公交网络现状特征

5.2 公交换乘模式构建

6 结 语

6.1研究结论

6.2主要创新点

6.3主要不足与展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读研究生期间发表的学术成果

B. 作者在攻读硕士学位期间所参与的主要课题研究

C. 作者在攻读硕士学位期间所参与的主要工程实践项目

D. 邻接点统计数据

E. 网络动态可靠性计算数据