1.三个经济点之间联线的讨论
两个经济点之间,只有一条交通线便可满足联系的要求(当然指同样的交通类型,如公路),故不存在形成交通网的问题。如有三个经济点,就复杂一些。这时,我们要求自第i 点至第j 点的间距dij 的总和D为最小,即minD d ( )
如果三点构成的三角形有一个角≥120°,则三点之间的联线已是最优;如果该三角形无一角≥120°,则应在三角形内找出一点,其至三点之联线构成各为120°角,始为最优。附带指出,如果把三点的运量qj 也考虑进去,则要求总周转量Tg 最小。
2.n 个经济点组成交通网的讨论
如果交通线网的亚网络数目为G,线网中的节点数为N 个,链线数为
V 个,假定存在着一些较简单的图形(图42)。
图42 显示了七个节点、两种亚网络的配置。据此,根据归纳逻辑思
维,可以推导出四类衡量交通网的量度指标①:
(1)β指数:它是交通网内根据每一个节点连线的平均数目,得出
的连结性简单量度,可以下式表示:
这一指数的范围由0 至3。数值为0,表示无网络存在;线网的繁复
性增加,则数值增高。一种最低限度的连结,被定义为没有孤立的节点
存在的网络,具有
将给出其值为1 的最小连结网络;高值β指数是由增加了网络的繁
复和连结造成的。
(2)回路数:除非联线连结两个亚网络,回路就可能存在。回路是
一种闭合径路,其中始发节点同时为终结节点。网络内的回路如存在,
联线的数目必须超过
因为这个数目定义着一个最低限度的连结网络。回路数可由从实际联线
数中减去上述最低限度的数目而计算:
回路数= V - ( N -G) =
在任何节点超过2 个的规划交通网中,增添一个额外节点,å
网络内最大的回路数,可由上式减去最低限度网络中的联线数求
得:
(3)α指数:它是回路观察数和网络内可能存在的回路最大数之间
的比率:
α指数是量度网络回路性的指标,其数值变化于由0 至1 之间,故亦可
用百分率表示之。指数为0 时,意味着没有回路;指数为1 时,说明已
达到最大限度的回路数目。
(4)γ指数:它是量度任何网络内联线的观察数和联线的最大限度
数目比率的指标:
γ指数的变化范围亦为自0 至1。0 表示网络内无联线;1 则显示网络内
每一个节点都同其它所有节点有联线,但不包括形成交叉口的径路。
兹将图42 各种图形连结性指标的计算值列表如下(表57)。
3.交通网中经济点的联通性
以上讨论了整体交通网的连结性问题。但应指出,每一个经济点在
网络中均具有不同的地位。一个节点同网络中其它节点的联系,不仅有
直接的,也有间接的,即通过第三个甚至更多的节点才能实现。节点间
联系的难易程度指标,称为联通性,它能对现实交通网的完善程度,给
予有价值的量度和评价。
这种量度可由所谓连结性矩阵导出,比如,有一个如图43 形的交通
网:
相应可作出一个方阵并计算出相应的指标(表58)。
上述方阵反映了网络内节点间的联系。数值1 指明存在着一条节点
间的联线,数值0 指明缺乏这种联线。一对节点间的距离用沿最短径路所介入的联线数来表明。任一节点的行总数是根据距离量度而得出的其
通达性量度,而其合计提供了根据网络中联线总数而得出的其规模的量
度。这种量度被理解为图的离散值。网络中的平均径路长度是由行内正
值节点数除以行总数得出的。上表揭示了:C 是联通性最好的节点,而E 是联通性最差的节点。
用图论描述和量度交通网的网络结构是最新的研究交通网的方法,
最常用的程序是采用加权的连结性矩阵,区分节点间的直接或间接联
系,来计算通达指数。首先,求加权矩阵
式中,Ri(0≤Ri≤100):节点i 的相对联通性
Ai——节点i 的绝对联通性,为加权矩阵中的行总数
A*——网络中的最大值
A′——网络中的最小值
在计算中,有两点必须引起注意:
(1)关于标量权数,其值的确定较复杂,一般s 取高数值愈高,但
在0.6 以上,趋于稳定。戛里逊(W.Garrison)在其美国州际公路系统
的名著中,采用一个“任意值”作标量权数,为0.3。①另外,有人在美
国航空线网研究中,采用一个“适中值”为0.5,作为标量权数。
(2)关于相对联通性,确定Ri 应有足够的根据,以反映某一节点的经济实力,如人口规模、行政上的地位、城市性质、工业结构、交通枢纽的作用以及经济发展趋势等。
美籍学者汉海姆(RobertQ.Hanham)和张(Hong-YihChang)二人于1979 年对我国1970 年的铁路网的相对联通性进行了研究。②他们采用了s=0.4,算出了39 个城市的相对通达度。