Statistical analysis of bus transportation networks for four largest cities in Turkey

Abstract

Türkiye'nin dört büyük şehrinin (İstanbul, İzmir, Ankara, Bursa) otobüs ulaşım ağlarının özellikleri C-, L-, ve P- Uzay topolojileri altında incelendi. Düğüm derece dağılımlarının kuvvet yasası dağılımını takip ettiği ve ağın ölçeksiz (scale-free) bir yapıya sahip olduğu gösterildi. Ayrıca Bursa hariç diğer üç şehrin otobüs ulaşım ağlarındaki büyümenin rassal değil tercihli olduğu gözlendi. Düğümlerin dereceleri üzerinden bağlanma eğilimleri derece-derece ilişkilendirme (assortativity) başlığı altında incelendi. Dört büyük şehirde de herhangi iki nokta arasındaki en kısa ulaşım mesafelerinin düşük değerler olduğu ölçüldü. Örneğin, İstanbul C-Uzay topolojisi incelendiğinde bulunan en büyük kısa mesafenin dört olması şehir içinde en fazla dört vesait kullanarak seyahat edilebileceği anlamına gelmektedir. L-Uzay topolojisinde tek düğümlerin ortalama en kısa ulaşım değerleri ve dereceleri ilintilenmiş ve dağılımın kuvvet yasasına uyduğu gösterilmiştir. Düğümlerin derece, özvektör, yakınlık ve arada bulunma merkezilikleri hesaplanmış ve düğüm dereceleri ile olan ilitilenme kuvvet yasası ile tanımlanmıştır. Özetle, Türkiye'nin dört büyük şehrinin otobüs ağlarının küçük dünya (small-world) ve ölçeksiz ağ özelliklerini yansıttığı gösterilmiştir. Ayrıca, Metrobüs hatlarının ve Üçüncü Boğaz Köprüsü'nün İstanbul otobüs ulaşım ağının özelliklerine olan etkileri de istatiksel olarak incelenmiştir.

Network properties for public bus transportation networks (BTNs) of four largest cities (İstanbul, İzmir, Ankara, Bursa) in Turkey have been analyzed under C-, L- and P-Space topologies. Node degree distributions are shown to follow power-law distribution indicating scale-free nature of the networks. Furthermore, the networks have been growing preferentially with the exception of Bursa. Degree-degree correlations of nodes were studied in assortativity. The networks have small shortest-path values. For example, in İstanbul the maximum shortest path was found to be 4 in C-Space meaning that one needs at most 4 transfers to reach any point in the network. Correlation between mean shortest path lengths and nodes of given degrees of single end nodes are shown to follow power-law in L-Space. Degree, eigenvector, closeness, and betweenness centralities of nodes were calculated, and correlation between mean centrality values and degree were well described by power-law. Thus, in summary, BTNs show small-world and scale-free properties. We also investigated the impacts of two recent projects, Metrobüs and the Third Bosphorus Bridge, on bus network properties in İstanbul.