一种基于随机重叠派系的可控网络直径的公交网络模型的建立方法，将公交网络表示成站点和线路（即派系，网络中的最大完全子图）的关系，在数值表述时采用邻接矩阵表示网络关系图，包括以下步骤：设定网络直径为Ｎ；网络将从逻辑上表现为（Ｎ＋１）层结构，其中第（ｍ－１）层的派系映射为ｍ层的一点（１≤ｍ≤Ｎ＋１）；原始网络由彼此重叠的派系组成，每次向原始网络中增加一个派系，与此同时保证每层网络都由派系组成，其中第（Ｎ－１）层网络将是一个派系，而网络的第Ｎ层是一个点；从而生成一个理想Ｎ深度派系网络；本发明专利技术在几乎零成本的情况下降低公交网络的最大换乘次数和降低平均换乘次数，可以提高公交系统的服务性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于网络科学
，具体涉及基于随机重叠派系的可控网络直径的公交网络模型的建模方法及公交网络模型。
技术介绍
城市公共交通是与人们生活息息相关的重要基础设施，其基本任务是为乘客提供 安全、方便、迅速、准点、舒适的乘车条件。然而，随着现代化的进程和城市化的发展，城市交 通变得十分拥挤，城市公共交通并不能提供迅速、准点、方便的乘车条件。建设部提供的统 计数据显示，我国公交出行分担率仅占城市居民总出行量的10%至25%，与发达国家40% 到60%的出行比例相比，相差还很大，城市的公交系统没有发挥应有的优势，不利于我国经 济的发展和城市文明的进步。因此，我国大力提倡优先发展城市公共交通，是提高交通资源 利用效率，缓解交通拥堵的必要手段，是城市发展的根本之路。目前，应用复杂网络理论对城市公交网络特性研究和网络规划的研究，开始引起 人们的研究兴趣，有许多学者利用复杂网络理论对城市公交网络进行了研究，取得了大 量的石if究成果° Latora 禾口 Marchiopi (Latora V, Marchiori M. Is the Bostonsubway a small-world network . Physica A，2002，314 (1-4) :109_113)研究了波士顿的地铁网 络特性；Sienkiewicz (Sienkiewicz J, Holyst J A. Statistical analysis of 22public transport networks in Poland . Phys. Rev. E, 2005, 72 (4) :046127)研究了波兰 22 个城 市的公交系统，采用两种网络模型对其进行分析。吴建军、高自友等(WuJ J,Gao Z Y, Sun H J.Urban transit system as scale-free network. Modern PhysicsLetters B，2004， 18(19-20) 1043-1049.)分析了北京市的公交网络的“无标度”特性及“小世界”特性，并研 究了公交网络的效率问题。杨旭华、王波等(Yang XH, Wang B，Wang W L，et al. Research on some bus transport networks with randomoverlapping clique structure. Communications in theoretical physics，2008，50 (5) :1249_1254.)通过对实际公交网 (北京、上海和杭州)的统计特性的研究，提出space P描述下的公交网络是一个高度派系 重叠、高度派系聚类、具有指数型度分布的小世界网络。公交网络的设计和优化方面，很多研究者从网络的局部性能对公交线路进行优 化，提出增加线路和站点等方法来改善公交网络的局部性能，提高网络局部效率，以缩短乘 客出行时间，改善服务质量。
技术实现思路
为了克服现有的公交网络的优化效率较低、网络性能较差的不足，本专利技术提供一 种优化运行效率高、网络性能良好、且不必增加成本的基于随机重叠派系的可控网络直径 的公交网络模型的建立方法及公交网络模型，该模型可降低网络中乘客的最大和平均换乘 次数。本专利技术为解决上述技术所提出的技术方案一种基于随机重叠派系的网络直径可控的公交网络模型建立方法，将公交网络表示成站点和线路的关系，在数值表述时采用邻接矩阵表示网络关系图，所述公交网络模型 建立方法包括以下步骤步骤1 设定网络直径为N，N为自然数；网络将从逻辑上表现为(N+1)层结构，其 中第(m-Ι)层的派系映射为m层的一点，1彡m彡N+l，m为自然数；步骤2 初始化每一层网络初始的原始网络开始为一个派系C(1，C0由m个节点构 成，即初始有一个具有m个站点的公交线路；第1 N层网络为1个节点；步骤3 向原始网络中新增一个派系，即增加一个大小为m的派系Ci，Ci中HI1个节 点是从原始网络已有的节点中随机选取，m2个为新增节点，其中，i = 1,2,…；步骤4:若第k层有新派系出现，其中，0彡k彡N-2，将新增派系映射成第(k+Ι)层 的一个节点，若该节点与某个已有的第(k+Ι)层派系构成新的最大派系，找出该派系，使它 们组成新派系，这时第(k+Ι)层的派系数不变；否则从第(k+Ι)层的已有派系中找出一个包 含该点的最大完全子图，即包含该点的最大派系，使它们与该节点构成第(k+Ι)层的一个 新派系，这时第(k+Ι)层的派系数加1 ；步骤5 对网络进行(N-I)次映射，若网络的第N-I层由一个派系构成，即得到理 想N深度派系网络；步骤6 若网络的第N-I层不能构成一个派系，在原始网络中，根据派系间的最大 相似度选择相应的派系使其相互连接，保证第(N-I)层网络始终能成为一个派系。步骤7 重复步骤3 步骤6，当所有的派系都加入到网络中，该网络为一个理想N 深度派系网络，则结束。进一步，所述步骤2和步骤3中，m Ν(μ，(？”，！^ 则口！，σ，m2 Ν( μσ 22)，且μ = μ广μ 2，σ2 = CT12 +σ22，m = H^m2,其中，m、Hi1和m2均为符合正态分布的随机 数，m的均值和方差分别为μ和σ 2，Hl1的均值和方差分别为μ i和σ Λ m2的均值和方差 分别为42和σ22。再进一步，所述步骤4中，找出新节点所在派系的方法是，采用二分图描述网络， 若一个派系的所有节点与这个新节点都相连，则该派系与新节点构成新派系。更进一步，所述步骤6中，派系间的相似度是指两条派系间的公共节点数目，数目 越多相似度越大。更进一步，所述步骤7中，理想N深度派系网络从逻辑上表现为(Ν+1)层结构。原 始网络由许多重叠的派系构成，定义原始网络为0深度派系网络；将原始网络中的派系映 射成节点，若原始网络中的派系之间有重叠的节点，则认为其相应的映射节点有连边，这样 组成一个新的网络，称之为1深度派系网络，按照本专利技术的设计，1深度派系网络也将由不 同的彼此连接的派系组成；重复以上过程，即由m(0彡m彡Ν-1)层网络生成(m+1)层网络， 第(N-I)层网络将是一个派系，而网络的第N层是一个点。这样我们得到一个逻辑上共有 (N+1)层的网络。一种用所述的基于随机重叠派系的网络直径可控的公交网络模型建立方法建立 的公交网络模型，所述公交网络模型为(1)初始状态已有一个长度为m的随机派系C。；(2)随机重叠派系增长增加一个大小为m的派系Ci，Ci中Hi1个节点是从原始网 络中已有的节点中随机选取，Hl2个为新增节点；(3)理想N深度派系网络映射进行一次理想N深度派系网络构建，若不能成为理 想N深度派系网络，根据派系间的相似度，调节新增派系Ci的连接，使原始网络能成为理想 N深度派系网络。进一步，m Ν(μ , σ 2) ,IIi1 Ν(μ ” σ ，m2 N ( μ 2, σ 22)并且 μ = μ 工+μ 2，m = HiJm2,其中，Hum1和叫均为符合正态分布的随机数，m的均值和方差分别为μ和O^m1 的均值和方差分别为P1* ο Am2的均值和方差分别为σ22。再进一步，派系间的相似度是指两个派系之本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于随机重叠派系的网络直径可控的公交网络模型建立方法，其特征在于：将公交网络表示成站点和线路的关系，在数值表述时采用邻接矩阵表示网络关系图，所述公交网络模型建立方法包括以下步骤： 步骤１：设定网络直径为Ｎ，Ｎ为自然数；网络将从逻辑上表现为（Ｎ＋１）层结构，其中第（ｍ－１）层的派系映射为ｍ层的一点，１≤ｍ≤Ｎ＋１，ｍ为自然数； 步骤２：初始化每一层网络：初始的原始网络为一个派系ｃ↓［０］，ｃ↓［０］由ｍ个节点构成，即初始有一个具有ｍ个站点的公交线路；第１～Ｎ层网络为１个节点； 步骤３：向原始网络中新增一个派系，即增加一个大小为ｍ的派系ｃ↓［ｉ］，ｃ↓［ｉ］中ｍ１个节点是从原始网络已有的节点中随机选取，ｍ２个为新增节点，其中，ｉ＝１，２，…； 步骤４：若第ｋ层有新派系出现，其中，０≤ｋ≤Ｎ－２，将新增派系映射成第（ｋ＋１）层的一个节点，若该节点与某个已有的第（ｋ＋１）层派系构成新的最大派系，找出该派系，使它们组成新派系，这时第（ｋ＋１）层的派系数不变；否则从第（ｋ＋１）层的已有派系中找出一个包含该点的最大完全子图，即包含该点的最大派系，使它们与该节点构成第（ｋ＋１）层的一个新派系，这时第（ｋ＋１）层的派系数加１； 步骤５：对网络进行（Ｎ－１）次映射，若网络的第Ｎ－１层由构成一个派系，即得到理想Ｎ深度派系网络； 步骤６：若网络的第（Ｎ－１）层不能构成一个派系，在原始网络中，根据派系间的最大相似度选择相应的派系使其相互连接，保证第（Ｎ－１）层网络始终能成为一个派系。 步骤７：重复步骤３～步骤６，当所有的派系都加入到网络中，该网络为一个理想Ｎ深度派系网络，则结束。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭华，孙豹，蒋峰岭，陈光，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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