复杂网络之城市交通网络

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基于复杂网络理论的城市交通网络结构分析

基于复杂网络理论的城市交通网络结构分析

基于复杂网络理论的城市交通网络结构分析城市交通是现代社会生活的重要组成部分,其结构和运行方式直接关系到城市的发展和居民的生活质量。

基于复杂网络理论的城市交通网络结构分析,可以帮助我们更好地理解城市交通的特点和演化规律,并为城市规划和交通优化提供科学依据。

一、城市交通网络的复杂性城市交通网络是一个复杂的系统,由大量节点(交通枢纽)和连接这些节点的边(道路、线路)组成。

这些节点和边的连接形式、交通流量分布、运行特点都具有一定的随机性和复杂性。

1.节点与边的连接形式城市交通网络中的节点可以是不同类型的交通枢纽,如车站、机场、港口等。

这些节点之间的连接形式多样,既有高速公路、街道等线性连接,也有轨道交通线路、航线等点对点连接。

这些连接形式不仅在时空上具有分布差异,还受到地理环境和城市规划的制约,呈现出复杂性和非线性性。

2.交通流量分布城市交通网络中的节点之间存在着复杂的交通流量分布。

通常来说,城市中心区域的交通流量较大,而远离市中心的地区则较小。

同时,不同类型的交通枢纽之间的交通流量也存在差异,例如,车站附近的交通流量通常会比较大,而居民区内部的交通流量则较小。

这种交通流量的分布特点,决定了城市交通网络的结构和稳定性。

3.运行特点城市交通网络的运行特点也是复杂的。

随着城市人口的增长和交通需求的变化,交通流量的分布和网络拓扑结构都会发生变化。

这种变化可能导致一些节点和边的过载,甚至形成交通拥堵。

此外,城市交通中还存在着一定的异质性,不同类型的交通枢纽和交通工具对网络的影响也不同,这进一步增加了城市交通网络的复杂性。

二、基于复杂网络理论的城市交通网络模型基于复杂网络理论的城市交通网络模型可以帮助我们更好地理解这种复杂的系统。

在这些模型中,节点可以表示为城市中的交通枢纽,而边则表示为不同的连接方式(道路、线路等),节点之间的连接强度则表示交通流量的大小。

通过这些模型,我们可以进行各种城市交通网络的分析和仿真实验,来探索不同的交通规划策略和优化方法。

城市交通网络的复杂性研究

城市交通网络的复杂性研究

城市交通网络的复杂性研究引言:在现代城市中,交通网络是城市运行的基础和核心。

城市交通网络的复杂性成为了需要深入研究的重要问题之一。

通过对城市交通网络的复杂性进行研究,我们可以更好地理解城市交通的特征、挑战和未来发展方向。

本文将探讨城市交通网络的复杂性,并介绍一些与之相关的研究和方法。

一、城市交通网络的概述城市交通网络是由道路、公交、地铁、自行车等交通方式组成的复杂系统。

它通过连接各个地方,实现人和物的移动。

城市交通网络的复杂性表现在多方面,包括网络拓扑结构、节点和边的特征、交通流量分布等。

1.1 网络拓扑结构城市交通网络的拓扑结构是指网络中节点和边的连接方式和分布情况。

该结构具有复杂的非线性特征,包括节点的度、网络的连通性、网络的层级结构等。

研究发现,城市交通网络的拓扑结构具有小世界特性和无标度特性,即网络中节点的连接呈现出短路径长度和高度集聚的特点。

1.2 节点和边的特征城市交通网络中的节点代表交通网络的各个交叉口或站点,边代表各个节点之间的连接。

节点和边的特征可以反映城市交通网络的复杂性。

例如,节点的度分布可以展示节点之间的联系密度,边的权重可以表示道路或路径的通行能力。

研究表明,城市交通网络中节点的度分布符合幂律分布,边的权重呈现种类多样化和不均匀分布的特征。

1.3 交通流量分布城市交通网络的复杂性还表现在交通流量的分布上。

交通流量的分布可以影响交通网络的拥堵情况,并反映城市交通的繁忙程度。

研究发现,城市交通网络中交通流量呈现出均衡性和不均衡性的特点。

某些道路或路径上的交通流量往往比其他路段更大,这也导致了交通拥堵的问题。

二、城市交通网络复杂性的研究方法为了研究城市交通网络的复杂性,学者们提出了许多方法和模型。

这些方法能够帮助我们更好地理解城市交通网络的动态特性和规律。

以下是其中一些常用的方法:2.1 复杂网络理论复杂网络理论为城市交通网络的研究提供了理论基础。

通过复杂网络理论,可以揭示城市交通网络的拓扑结构、节点和边的特征以及交通流量的分布规律。

复杂网络理论及其在交通系统中的应用

复杂网络理论及其在交通系统中的应用

复杂网络理论及其在交通系统中的应用随着交通工具、交通设施和交通需求的不断发展,交通系统已经成为城市运行与管理中不可或缺的组成部分。

同时,交通系统中存在着大量的随机性、非线性和复杂性,这导致了交通系统的复杂性呈现出丰富多彩的结构,如何应对这样一个复杂的系统,是亟待解决的问题。

在这个背景下,研究复杂网络理论及其应用在交通系统中的案例,是我谈到的主题。

一、复杂网络理论简介复杂网络理论是研究非线性和复杂系统所需要的理论工具与方法,特别是用网络和图论技术研究具有复杂结构和功能的系统。

复杂网络理论主要研究网络的拓扑和动力学行为,以网络中节点之间的连接关系为基础,研究网络的结构、演化和一些一般规律。

复杂网络理论可以用来描述很多实际系统的演化和行为,如社交网络、生物学、金融市场、大气环流和交通网络等。

二、复杂网络理论在交通系统中的应用作为复杂系统的一个重要领域,交通系统是复杂网络理论的具体应用之一。

在复杂网络理论的基础上,几种网络模型和交通流模型已经被开发出来,这些模型可以应用于交通网络各个阶段的设计、规划和控制。

1. 网络结构分析复杂网络理论中的拓扑结构对于网络的研究非常重要,交通网络的结构的特点与其他复杂系统不同,交通网络的重点在于了解网络之间的距离和速度、路线等信息。

以城市道路网络为例,通过分析道路网中节点之间的关联关系,可以将城市交通网络分成不同的子区域,为政府部门进行城市规划和交通改善提供了很好的参考。

对于多模式交通网络,例如航空线路网络和公路运输网络,通过构建以节点和边为基础的网络模型,可以揭示这些网络的结构、演化和运行行为。

这样,交通规划人员就能够判断哪些系统具有更高的可靠性,或者哪些系统可能出现拥堵的问题。

这些信息可以供交通专家和政府部门进行优化和协调决策。

2. 节点与关键点的分析优化交通系统中重要的一环是寻找节点并确定哪些节点对整个网络架构的稳定性和可靠性具有重要作用。

在复杂网络理论中,节点的定义主要指连接网络的节点,连通状态的改变将会导致网络的影响。

基于复杂网络的交通运输网络建模与仿真

基于复杂网络的交通运输网络建模与仿真

基于复杂网络的交通运输网络建模与仿真随着城市化和人口增长,交通运输网络越来越复杂。

在这个网络中,不同的节点代表着不同的交通工具,如公交车站、地铁站、火车站和机场等。

这些节点之间的联系是复杂的,这就需要我们使用复杂网络的建模和仿真技术来帮助我们理解和解决交通运输网络中存在的问题。

一、复杂网络的定义复杂网络在计算机科学中是一个常用的术语,它是由许多节点和链接组成的网络,节点和链接之间的连接方式并不完全相同。

复杂网络的拓扑结构可以呈现出多种不同的形态,包含了大量的信息和复杂的关联关系。

研究复杂网络可以帮助我们更好地理解不同节点之间的联系,以及这些联系如何影响整个系统的行为。

二、基于复杂网络的交通运输网络建模基于复杂网络的交通运输网络建模可以帮助我们分析不同节点之间的联系以及交通拥堵等问题。

建模的第一步是通过收集和整理交通运输网络中的数据来确定节点和链接的位置。

网络的节点可以是地铁站、公交车站、火车站、机场和公路等。

每个节点代表一个交通站点或者是一段交通路线。

在这个网络中,每个节点都有属于自己的属性,例如发车时间、站点容量、车型等。

节点之间的关系由链接来实现,这些链接可以是火车或地铁线路、公路、机场航线等。

节点之间的关系可以有多种形式。

三、交通运输网络的仿真通过基于复杂网络的交通运输网络建模,我们可以建立一个仿真模型。

交通运输网络的仿真可以让我们更好地理解复杂网络中的情况,预测和评估运输系统的效率。

在仿真过程中,我们可以改变节点属性和链接属性,以模拟各种情况下的运输流量和路径选择等情况。

四、交通运输网络的问题交通运输网络最大的问题之一是拥堵。

当交通系统使用率超过其容量时,就会发生拥堵。

拥堵不仅会造成时间和金钱的浪费,还可能导致环境污染和更严重的交通事故。

除了拥堵,交通运输网络还存在其他问题,如安全、公平性和可持续性等。

这些问题可能是由系统本身的设计和管理方式引起的。

五、基于复杂网络的交通运输网络解决方案通过基于复杂网络的交通运输网络建模和仿真,我们可以设计新的解决方案来应对交通运输网络中存在的问题。

论述城市轨道交通系统网络复杂性

论述城市轨道交通系统网络复杂性

论述城市轨道交通系统网络复杂性摘要:随着我国城市化进程的加快,城市交通越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。

城市轨道交通作为重要的公共交通工具,可以有效地缓解城市交通拥堵的状况,方便人们出行。

然而随着城市轨道交通网络规模的不断扩大,城市轨道交通网络越来越复杂,尤其是在当前经济高速发展的时代,城市轨道交通系统面临着前所未有的挑战。

本文将以复杂网络理论为基础,从城市轨道交通系统的复杂性出发,探讨城市轨道交通系统在复杂网络环境下所呈现出的特征,并进一步提出相应解决对策,希望为我国城市轨道交通系统健康、可持续发展提供一定的理论参考。

关键词:城市轨道;交通系统;网络复杂性城市轨道交通系统是城市交通中重要的组成部分,它可以解决城市内的交通问题,提高城市居民的出行效率。

然而,城市轨道交通系统网络是一个复杂的网络,它由多个子系统组成,每个子系统都有自己独特的特点和性能。

因此,了解城市轨道交通系统网络的复杂性对于规划、设计和管理城市轨道交通系统都具有重要的意义。

1.复杂网络理论概述复杂网络是指具有复杂结构的网络,如拓扑图、拓扑网络等。

复杂网络是当前科学研究领域的热点问题,由于其具有较高的复杂性,使得人们对它的研究也越来越深入。

目前,对于复杂网络的研究主要集中于两个方面:一方面是通过建立拓扑结构来描述复杂网络,另一方面则是通过研究网络中节点与边的关系来描述复杂网络。

在复杂网络的研究过程中,节点与边是相互独立、互不干扰的,节点之间可以任意组合。

在现实世界中,很多系统都是由许多节点和边组成的,而这些节点和边之间也是相互独立、互不干扰的。

因此,可以利用复杂网络来描述现实世界中的一些系统。

在复杂网络环境下,可以通过对不同节点或边的特征值进行统计来反映系统的整体特性;同时通过对不同节点或边之间的关系进行统计来反映系统中不同节点或边之间关系的强度。

2.复杂网络模型的构建目前,在复杂网络建模方面,国内外学者已经提出了很多不同的方法和模型,如:基于图论的方法、基于无向图的方法、基于网络结构的方法以及基于动力学模型的方法等。

基于复杂网络的城市轨道交通网络可靠性研究

基于复杂网络的城市轨道交通网络可靠性研究

《 研究 l l {
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前, 往往采 用专 家经 验等定 性信 息的形 式来 描述 系统 城市轨道交通 网络 复杂网络 可靠性测度
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起步 , 研究的基础 很薄 弱 , 特别 是在 我 国的各个城 市 , 轨道交通仍然处于 集 中建 设 时期 , 具有 一定 规模 的网 络还未形成 , 实际的样本数据 匮乏 , 本数据少 的问题 样 极为突出。因此 , 何在小 样本 条件 下确定 系统 的可 如 靠性参数是一个 迫切需要解决 的问题 。
络 可靠性 的衡 量 指标 , 原先 基 于设 施设 备 的可 靠性 将
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1 城市轨 道交通 网络可 靠性分析 的难度
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作者简介 :陈菁菁 , , 士, 女 博 工程 师, 主要研究城市轨 道交通运营 安

城市交通网络拓扑结构分析与优化

城市交通网络拓扑结构分析与优化

城市交通网络拓扑结构分析与优化城市发展的不断进步使得城市规模逐渐扩大,交通问题也愈加突出。

城市交通问题是城市管理中的一项重要任务,而城市交通网络的拓扑结构就是这个问题的一个重要参数。

本文将着重分析和讨论城市交通网络拓扑结构的分析和优化。

一、城市交通网络拓扑结构的基本概念城市交通网络是由各种交通设施和运输方式组成的复杂网络系统,在这个网络系统中,节点表示城市中的各种出行方式,而边则表示路径连接。

在城市交通网络中,存在着轻轨、公交、汽车、出租车、自行车等不同种类的交通工具,每种交通工具都通过不同的路径连接起来。

城市交通网络拓扑结构分析的基本概念包括节点、度、连通性、介数、中心度等。

其中节点是指城市交通中的各个交通枢纽站点或路口,度则表示节点的重要性程度,连通性指两个节点之间的连通情况,介数是指所有节点之间的最短路径数目,而中心度则是网络中心节点的指标。

二、城市交通网络拓扑结构的问题城市交通网络拓扑结构存在着一些问题,这些问题严重影响了交通的流通状况和效率。

其中,经常会出现的问题包括:(1)网络瓶颈问题:在城市交通网络中,存在着一些瓶颈路段,这些路段往往是交通流量最大的,因此很容易造成交通堵塞和拥堵,影响交通效率。

(2)交通拥堵问题:城市交通网络往往在高峰期出现交通拥堵问题,影响了交通的流通状况,这也是城市交通网络需要优化的重要原因之一。

(3)节点重要性分布不均问题:城市交通网络中的节点,其重要性程度分布不均,有些节点对整个网络具有重要的影响力,而有些则相对不那么重要,这也会影响交通的流通状况。

三、城市交通网络拓扑结构的优化城市交通网络拓扑结构优化的目的是减少交通流量拥堵和提高交通效率,使交通系统更为流畅、便利、经济。

下面将详细讲述城市交通网络拓扑结构优化的一些方法:(1)路网优化:路网的优化应该从道路设计、分支路线等几个方面入手。

在道路设计方面,应合理决定道路宽度、道路转弯半径等,以适应城市的交通流量和道路标准。

基于复杂网络的交通网络复杂性研究

基于复杂网络的交通网络复杂性研究

基于复杂网络的交通网络复杂性研究交通网络是人类社会生活和经济发展中不可或缺的重要组成部分,它直接影响着人们的生活质量和经济效益。

在城市化和工业化不断发展的背景下,交通网络不断扩展和变化,其复杂程度也不断加深。

因此,基于复杂网络的交通网络复杂性研究就显得尤为重要。

复杂网络理论是近年来新兴的交叉学科,它有着广泛的应用前景。

其中,复杂网络的研究方法和工具被广泛应用于城市交通网络的研究和分析。

复杂网络理论可以从节点、边和网络三个层面来研究交通网络的复杂性。

首先,从节点层面出发,研究节点的关联和属性。

在交通网络中,节点可以是道路和交叉口等,这些节点不仅仅是一个简单的点,而是具有一定的属性和特点。

复杂网络理论可以通过节点的度分布、中心性以及模块性等指标来研究节点的重要性和关联程度,进而可以识别出交通网络中的瓶颈节点和关键节点。

其次,从边层面出发,研究道路之间的联系和交通流动。

在交通网络中,道路之间是存在着一定的联系和相互影响的,例如,某些道路的拥堵程度可能会影响到其他道路的通行情况。

复杂网络理论可以通过研究边的度分布和强度分布等指标来分析边的重要性和影响程度,从而可以评估交通网络的鲁棒性和稳定性。

最后,从网络层面出发,研究交通网络整体结构和演化特征。

交通网络是一个由节点和边组成的复杂网络,因此网络结构和演化特征是交通网络复杂性的重要表现。

复杂网络理论可以通过研究交通网络的拓扑结构、演化规律和复杂性度量等指标来分析交通网络的演化特征和复杂度变化趋势。

总之,基于复杂网络的交通网络复杂性研究有助于深入了解交通网络的结构、演化和稳定性等特征,为交通规划、调度和管理提供科学依据。

随着城市化进程的不断深化,交通网络的复杂性研究将会成为交通领域的一个热门研究方向。

基于复杂网络的城市公交网络的度和最短路径相关性的分析

基于复杂网络的城市公交网络的度和最短路径相关性的分析

层 中节点的度和最短路径之 间呈现 出高强 度的负相关 陛关 系。随后通 过生成相 同规模 的随机 网络 , 对 相关数据进 行分析 , 发现也呈现 出一致 的负相关 性 , 最后 通过计算每个 公交网络 的相关 系数 , 也发现了 结点 的度 和最短路 径之间呈现 出很强 的负相关性 。研究 结果 表 明 , 这两个公交 网络 中度和最短路径 两
个变量之 间存在 高度的线性负相关关 系。 关键词 : 复杂 网络 ; 公交 网络 ; 度和最短路径 ; 相 关性 中图分类号 : T P 2 7 3  ̄ . 5 文献标识码 : A 文章 编号 : 1 0 0 1 — 7 1 1 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 — 0 0 9 7 — 0 3
Ab s t r a c t : I n t h i s p a p e r , t h e a u t h o r g a v e a n a l y s i s o f t h e t o p o l o y g r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t w o p u b l i c t r a n s p o r t n e t wo r k i n g a n d
Wa n g Yo n g ,Zh o u T a
f D e p a r t m e n t o f C o m p u t e r , Z h a n g j i a g a n g C a m p u s , J i a n g s u U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , Z h a n g j i a g a n g 2 1 5 6 0 0 , C h i n a )

基于复杂网络的城市公交网络的研究

基于复杂网络的城市公交网络的研究

自主创 新 必须 以企业 为主 体 , 企业 必 须成 为 即 决策 主体 、 投人 主体 、 益 主体 和 研 发 主体 , 调 查 利 但 表明, 中小 企业 自主创 新最 大 的 困难 是“ 才” 颈 , 人 瓶 6 %的中小企 业 缺乏 高 级 技 术人 才 , 大 多数 中小 3 绝 企业本 身实 力有 限 , 尚不 具 备 自主创 新 所 必需 的科 研设施 、 才 等 条 件 , 乏 形 成 主体 地 位 的 物 质 基 人 缺 础, 缺乏能 够 与市场相 结合 开展 技术创 新 的人才 , 缺
缺 乏资金 不能 批量生 产 , 由此导 致创新 动力不 足 。
四 、 论 结
三 、 响 中小企 业技 术创新 的现 实 因素 影
( ) 新政 策落 实不 到位 一 创 为鼓励 各地 增加创 新投 入 , 湖北省 委 、 省政府 在 2 0 年 颁布 了《 06 中共 湖北 省 委 湖北 省 人 民政 府 关 于 增强 自主创新 能力 建设 创新 型湖 北 的决 定》 湖 北 和《 省“ 一五 ” 技发 展规 划纲 要》 全面 系统地 提 出了 十 科 , 建设创 新型 湖北 的 基本 思 路 、 战略 重 点 、 要 目标 、 主 重点任 务及保 障措 施 。文 件 明确 规 定 : 国家 高新 区 内新 创 办的高 新技 术 企 业 经严 格 认 定 后 , 自获 利 年 度起 2年 内免 征企 业 所 得 税 , 2年后 减 为 按 1 % 的 5
按 10 5 %抵扣所得税 。对 自主知识产权 的高新技术 产 品在政府采 购 上给 予优 先照 顾 等。但从 调 查 了解 的
情况看 , 些措施 的执行 效 果并 不 理想 。各部 门, 这 特
基 于 复杂 网络 的城 市

交通运输网络的复杂性分析

交通运输网络的复杂性分析

交通运输网络的复杂性分析摘要:交通运输系统与人们的日常生活密切相关,交通的发展也影响着社会经济的综合水平,所以说交通网络的发展对经济与社会的发展具有十分重要的作用,但是交通运输网络系统的规模较大,我们应正确认识其运行规律,不断改善系统运输的管理水平。

本文就主要对其交通运输网络的复杂性予以分析,希望可以给予业内人士一定的参考。

关键词:交通运输;网络复杂性;社会经济交通运输网络受到了人们的广泛关注和高度重视,同时人们也对其进行了更加深入的研究,但是收效甚微。

交通运输网络主要涵盖了陆上网络、航空网络与航海网络,三者虽有不同但也存在着密切的联系。

网络中的点线出现问题,就会影响整个网络的完整性,因此有必要对其予以深入的研究。

1网络概述信息时代背景下,网络主要指计算机网络连接。

网络结构主要有完全规则网络、小世界网络、完全随机网络以及无标度网络,其中无标度网络是一种复杂网络,描述问题缺乏准确的尺度,这也是该网络名称的由来。

无标度网络有其独特的结构特性。

下面将详细对网络结构进行分析。

首先是小世界网络特性。

内部两个节点间的长度不超过网络本身。

其次是聚类性。

网络当中有大量的圈,圈当中的节点联系密切,而圈之间的联系密度较小。

再次是网络弹性,其主要是指对节点修改的耐受能力,一般而言,影响越小,网络特性越强。

交通网络也是一种无标尺网络,对交通运输网路予以全面研究可优化网络的性能。

2交通运输网络的复杂性分析2.1复杂网络理论复杂网络理论研究和实践的基础是随机网络,但是在近期的研究中发现,真实网络结构的复杂度更高,因此在交通运输网络复杂性研究中也可探索其他的研究方向,交通运输网络中包含较多实物,同时不同实物之间相互的作用与密切的联系是构建网络的重要前提。

利用统计物理学进行网络结构分析,将动力学特征作为分析的重点,同时借助复杂网络分析重要内容。

以平均路径的长度、集散系数和分布为主要指标。

路径长度和集散系数可用来判断网络中是否有小世界效应,同时还需将分布指标作为无标尺特征的判断依据。

复杂网络在城市交通网络分析中的应用

复杂网络在城市交通网络分析中的应用

复杂网络在城市交通网络分析中的应用摘要:随着城市建设和经济建设的不断进步与发展,城市交通网络已引起了人们的关注,不断发展的城市网络需要更准确的分析,而交通网络的复杂性恰好能够满足复杂网络的研究要求。

对复杂网络在城市交通网络分析中应用的可行性进行了说明,对复杂网络在城市交通系统中的相关应用进行了具体阐释,并对今后研究工作中可能遇到的问题进行了探讨。

关键词:复杂网络;城市交通网络;Hub节点0、引言随着当今社会科学的不断发展和进步,各学科的发展都需要与周围的众多学科产生关系,因此复杂性学科应运而生。

复杂性学科的引入能够更加充分、全面地对事物进行研究。

复杂性学科是系统学科和非线性学科相结合的产物,其不仅具有两者身上的优点,更是对两者的补充和发展,因此复杂性学科已经成为了现代科学研究中最有效和常用的研究领域。

而在上世纪末小世界效应和无标度特性的发现,为人们提供了一个新的研究复杂性学科的角度,让复杂网络在更多的领域里得到了应用,并取得了不错的效果。

随着城市的不断发展,城市交通网络也成为了越来越重要的问题。

近年来,复杂网络在城市交通网络领域中的不断应用,大大提高了城市交通网络的分析准度率和效率,也让人们看到了复杂网络在城市交通网络应用的光明前景。

1、复杂网络在城市交通网络分析中应用的可行性关于复杂网络在城市交通网络中的应用,各方观点不一,很多人认为由于城市交通规模不足,城市交通网络的研究条件距离复杂网络研究还有很大差距,复杂网络不能够准确地在城市交通网络分析中进行应用。

而另一些人则认为,随着城市交通网络的不断发展,城市交通网络已经成为了一个复杂的、庞大的网络系统,因此在某些研究上能够完全遵循复杂网络的研究方向。

虽然城市交通网络在很多方面还不能完全符合复杂网络的研究标准,但是在很多方面具有较大的相似性,并且相关实验数据也能够证实复杂网络所描述的城市交通网络与实际相符,因此复杂网络能够在城市交通系统中应用。

在笔者看来,复杂网络在城市交通网络上的应用是可行的,主要因为以下3点内容:(1)虽然城市交通网络在某些方面具有规则网络的某些特征,因此具有拓扑统计的相关性质。

城市交通流的复杂网络建模与分析

城市交通流的复杂网络建模与分析

城市交通流的复杂网络建模与分析城市交通是现代社会中一个不可避免的现象,而城市交通流的复杂性成为了一个令人头痛的问题。

为了更好地解决城市交通的问题,一种建模和分析城市交通流的方法十分关键。

复杂网络理论是一种新兴的研究方法,可以用来对城市交通流进行建模与分析。

复杂网络建模的理论基础在于图论,即将城市交通系统看作一个网络,由各个节点(交通节点)和连接它们的边(道路)组成。

通过将城市中的各个路口、十字路口、交叉口等交通节点抽象为网络中的节点,将道路及其相互关系抽象为网络中的边,就可以得到一个相对简化的交通网络模型。

在这个建模过程中,我们可以使用各种图论的算法和方法对城市交通网络进行分析。

例如,我们可以使用最短路径算法来分析两个节点之间最短的路径,这对于城市中的交通导航系统尤为重要。

此外,我们还可以使用网络流算法来模拟车流在道路中的传输和分布情况,以及预测交通拥堵的可能性。

通过对交通网络的建模和分析,我们还可以发现一些隐藏在底层的城市交通规律。

例如,研究人员发现城市交通网络呈现出自相似性的特征,即小的交通节点聚集成大的交通节点,这与自然界中的某些网络存在着相似性。

这一发现有助于我们更好地理解城市交通系统的组织方式,并为改善城市交通流提供了一些启示。

除了结构的复杂性外,城市交通流还具有一定的动态性。

交通流的高低峰期、各种不同交通工具的流动、交通路线的变化等都会对城市交通流产生影响。

因此,除了静态的网络建模外,我们还需要考虑交通流的动态性。

对于交通流的动态性建模,可以借鉴物理学中的“非平衡态动力学模型”。

这一模型可以考虑到城市交通流变化的动态特性,通过引入物理学中的力和能量概念,可以对城市交通系统进行更精确的模拟和分析。

例如,我们可以通过引入交通信号、车辆密度和速度等参数,来模拟和预测城市交通中的流畅度和拥堵程度。

总结起来,城市交通流的复杂网络建模与分析是一个较为复杂且具有挑战性的问题。

通过使用复杂网络理论和物理学中的动态模型,我们可以更好地理解城市交通系统的结构和运行规律,为改善城市交通流提供一定的参考。

复杂网络之城市交通网络

复杂网络之城市交通网络

复杂网络之城市交通网络1.研究意义网络的一种最简单的情况就是规则网络,它是指系统各元素之间的关系可以用一些规则的结构来表示,也就是说网络中任意两个节点之间的联系遵循既定的规则。

但是对于大规模网络而言,由于其复杂性并不能完全用规则网络来表示。

20世纪60年代由著名数学家Erdos和Renyi提出了一种完全随机的网络模型一一ER随机图模型,它指在由N个节点构成的图中以概率p随机连接任意两个节点而成的网络。

规则网络和随机网络是两种极端的情况,对于大量真实的网络系统而言,它们既不是规则网络也不是随机网络,而是介于两者之间。

1998年,Watts和Strogatz提出了WS网络模型,通过以概率p切断规则网络中原始的边并选择新的端点重新连接构造出一种介于规则网络和随机网络之间的网络一一小世界网络,其节点的度分布服从指数分布。

1999年,Barabasi和Albert提出了BA网络模型,在网络的构造中引入了增长性和择优连接性。

BA网络是无标度网络模型,其节点分布服从幂律分布。

此外,也有学者提出了一些其他的网络模型来描述真实的网络系统。

复杂网络的神奇魅力也吸引了广大交通学者,他们通过大量的实证研究发现,交通运输网络和其他网络一样,具有复杂网络的结构特性,这一发现,为深入研究交通网络的特性与拓扑结构之间的相互作用奠定了坚实基础。

但是,交通网络的空间实体性又使其与社会网络等抽象网络不同,这一点在城市道路网络中表现尤为明显。

此外,复杂网络理论对2003年北美电网故障的准确诊释,为城市交通网络连通可靠性的研究提供了全新思路。

城市交通网络是一个典型的复杂网络,同样也面临着不同程度的攻击和破坏,因此从复杂网络考虑城市交通网络的连通可靠性具有极其重要的意义。

比如,利用复杂网络理论分析城市交通网络的拓扑结构,能够准确的定位网络中的关键枢纽点,对网络中重要基础设施进行有目的的强化管理,优化城市交通管理的整体协调和指挥,增强城市交通有机的、协同的管理,提高城市轨道交通运输的服务质量等都具有重要的现实意义。

基于复杂网络的城市公共交通网络研究

基于复杂网络的城市公共交通网络研究
第3 4卷 第 2 期 O
V .4 o1 3




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20 08年 1 O月
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N o2D .
Co p t r g n e i g m ue En i e r n
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文 编 1 4 ( 02. 2 - 3 文 标 码 A 章 号: 0 o 2 2 8 _ 6 _ 80 ) 0 矗 0 献 识 :
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Ba e n Co p e t r s s d 0 m lx Ne wo k
GU Qi Y NG X . u WA a . a g , NG B a , A u h a , NG W n 1 n WA o n i
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基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性分析研究综述

基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性分析研究综述

基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性分析研究综述【摘要】本文综述了基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性分析研究。

在研究背景指出城市轨道交通网络在城市发展中起着重要作用,研究意义在于提升网络可靠性和安全性,研究目的是探究复杂网络理论在该领域的应用。

正文部分包括城市轨道交通网络的复杂性分析、复杂网络理论在其中的应用、可靠性评估方法、故障传播模型以及可靠性改进策略。

结论部分总结研究成果并展望未来研究方向,强调复杂网络理论在城市轨道交通网络研究中的重要性和发展潜力。

该研究为城市轨道交通网络的可靠性提供了有益的思路和方法。

【关键词】城市轨道交通网络、复杂网络理论、可靠性分析、研究综述。

1. 引言1.1 研究背景城市轨道交通网络作为城市重要的交通基础设施,承担着连接城市各个区域的重要功能。

随着城市化进程的加快和人口数量的增加,城市轨道交通网络的规模和复杂度也在不断增加。

城市轨道交通网络面临着各种挑战,如设备老化、人为破坏、自然灾害等导致的故障和事故频发,给城市交通运行和乘客出行带来了诸多影响。

本研究旨在对基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性进行全面深入的分析和研究,探讨城市轨道交通网络故障传播机制,提出可靠性改进策略,为城市轨道交通网络的安全运行和发展提供有益的参考和借鉴。

1.2 研究意义城市轨道交通网络作为城市重要的公共交通系统,对于促进城市发展、改善居民生活质量具有重要意义。

随着城市人口的增长和交通需求的增加,城市轨道交通网络也面临着越来越严峻的挑战,如网络拥堵、故障频发等问题。

对城市轨道交通网络的可靠性进行研究具有重要的现实意义。

研究城市轨道交通网络的可靠性可以帮助城市规划者和管理者更好地了解网络的运行情况,及时采取措施来提高网络的运行效率和安全性,确保乘客出行的便利性和安全性。

通过深入研究城市轨道交通网络的复杂性和故障传播规律,可以有效预测和应对网络故障,降低故障对城市交通系统的影响,提高网络的可靠性和韧性。

复杂网在城市交通系统中的应用

复杂网在城市交通系统中的应用
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点 、 加 边 、 重 连 、 去 边 、 去 点 , 对 这 方 面 的研 究 ,W — S小 世 界 网络 模 型和 B — A 无 标 度 网络 模 型 具 有开 创性 的 意 义 。在 此 之 后 ,大量 关 于 网 络演 化 机 制 的研 究 如 雨后 春 笋 般涌 现 ,为 发 现 复杂 网络 形成 机 理 以 及进 一步 研 究 复 杂 网络 上 的 动 力学 行
为 奠 定 了 坚实 的 基 础 。就 城 市 交 通 网络 而 言 ,研究主要针对网络无标度性和流量集 王龙 深圳市城市 交通规 划研 究中心 5 2 10 9 8 中性 两 个 方 面 。 33网络 演化 性 质 . n t r s 、 数学 规 划 ( a h maia { ewo k ) M t e tc l 网络演化性质是指实际网络演化过程 文 中介 绍 了城市 交通 网络 的特 征 ,城市 交通 P rOg ram m ing ) 、模拟 仿 真 { 中的统计规律 ,它可以用来检验网络演化 网络 的描 述及 主要研 究方 向和存在 的 问题 。 ( m i ) 基 于 代 理 商 的 模 型 Si ul n 、 at O ( e t ae mo ei g) 相 比较 而 机制模型。以往在研究网络演化机制模型 Ag n -b s d d ln 。 主要 关 心统 计性 质的 再现 , 忽 略 而 复 杂 眄 络 ;城 市 交通 ;应 用 ; 网络 演进 言 ,复 杂 网 络理 论作 为 一 种 新兴 的理 论 方 的 时候 , 了网络演化过程的统计特征 , 这样一来 , 网 法表 现 出 了旺 盛 的生 命 力 ,吸 引 了 众 多学 者 的注 意 , 因此 ,本 文将 对 此 方 法做 一 下 简 要描 述 。 将城 市 是 被 称 为 P rim a l a p o c 比较 直 观 的方 法 ,它 将 交 叉 口 p r ah的

复杂网络在城市交通网络分析中的应用

复杂网络在城市交通网络分析中的应用

0 引 言
随着 当今 社 会 科 学 的不 断 发展 和进 步 , 各 学 科 的 发 展 都 需要 与 周 围 的 众 多学 科 产 生关 系 , 因 此 复杂 性 学 科 应 运
而 生 。复 杂 性 学 科 的 引 入 能 够 更 加 充 分 、 全 面 地 对 事 物 进
杂 网 络 能 够 在 城 市 交 通 系 统 中应 用 。 在笔者看来 , 复 杂 网 络 在城 市交 通 网络 上 的应 用 是 可 行的 , 主 要 因 为 以 下 3点 内 容 : ( 1 ) 虽 然 城 市 交 通 网 络 在 某 些 方 面 具 有 规 则 网 络 的 某
1 复 杂 网 络 在 城 市 交 通 网 络 分 析 中 应 用 的 可 行 性
关 于 复 杂 网络 在 城 市 交 通 网络 中 的应 用 , 各 方 观 点 不

2 复 杂 网络 在 城 市 交 通 系统 中 的相 关 应 用
2 . 1 复 杂 网络 对 城 市 交 通 网 络 的 描 述
光 明前 演变过 程 中, 拓 扑 在 交 通 网 络 上 的应 用 对 交 通 网络 的 分 布 和发 展 起 到 了 重 要 的推 动 作
用, 因此 将 复 杂 网络 应 用 在 城 市 交 通 中对 城 市 交 通 意 义 重
大, 符 合 城 市 网络 交 通 的发 展 规 律 。
通 问题 时 可 以对 简 单 的拓 扑 进 行 抽 象 研 究 , 这 样 就 能 够 将
城 市 交 通 网络 中复 杂 的拓 扑 现 象 展 现 出来 , 从 而 反 应 出 城
市 交 通 网络 其 它 方 面 的重 要 特 征 。 ( 2 ) 由 于城 市 交 通 在 不 断 地 流 动 和 变 化 过 程 中 , 因 此 在特 征上 具 有 明显 的 复 杂 性 。例 如 : 在 每 个 路 口处 , 即 复

基于复杂网络的交通拥堵预测与优化

基于复杂网络的交通拥堵预测与优化

基于复杂网络的交通拥堵预测与优化交通拥堵是城市运行中的一大难题,它影响了人们出行效率,也使城市环境质量降低。

随着城市化进程的不断加快,交通拥堵问题呈现愈演愈烈的趋势,因此需要通过现代科技手段对交通拥堵进行预测和优化。

基于复杂网络的交通拥堵预测与优化成为解决交通拥堵难题的一个可行途径。

一、复杂网络在交通拥堵中的应用复杂网络是指由大量节点组成,其中节点之间的连接具有一定的规律或随机性,形成了一个复杂的整体。

交通网络的形成也正是一种复杂网络,路网的各个节点在不同时间段内呈现出不同的联系状态,这些联系状态的变化会导致交通拥堵的发生。

因此,利用复杂网络的特征和工具对交通拥堵进行预测和优化是非常必要的。

复杂网络的一个重要特征是“小世界现象”,就是说网络中的节点虽然连接复杂,但是由于存在短程联系和局部联系,许多节点之间的距离并不遥远。

在交通拥堵中,路网中的一些节点可能是拥堵的主要瓶颈,它们与周围其他节点的联系紧密,这些节点就构成了交通网络中的关键节点。

利用复杂网络的“小世界现象”特征,可以针对性地对交通拥堵进行预测。

例如,对一个城市的交通网络进行分析和建模,可以得到关键节点的位置和联系方式,进而预测交通拥堵的发生时机和位置。

此外,利用复杂网络的“小世界现象”特征,还可以通过调整关键节点的联系方式和优化路况来减轻交通拥堵。

二、交通拥堵预测和优化的方法基于复杂网络的交通拥堵预测和优化需要利用大量的数据和现代科技手段进行。

这其中重要的一步是对交通数据进行采集,对数据进行处理和分析,得到交通拥堵的相关信息。

现代城市中有许多种类的交通感知设备,例如无线传感器、视频监控等,这些设备可以采集到交通数据中的车辆信息、速度与密度等,进而形成有效的数据来源。

数据处理和分析是对复杂网络进行建模的重要步骤。

利用数据分析,可以针对交通拥堵时产生的原因进行分类,找出重要环节,提出相应的优化方案。

例如,有些瓶颈可能很难通过扩建道路等传统方式解决,但是,通过对数据分析,可能可以发现问题出在路口的红绿灯设置,这时可以通过优化红绿灯的控制策略来减轻交通拥堵。

复杂网络理论在交通系统优化中的应用

复杂网络理论在交通系统优化中的应用

复杂网络理论在交通系统优化中的应用随着社会的进步和城市化进程的加速,交通系统的优化已经成为城市发展中不可或缺的重要环节。

为了提高交通系统的运行效率,降低交通拥堵的程度,越来越多的学者开始探索复杂网络理论在交通系统优化中的应用。

本文将从复杂网络的基本概念入手,介绍复杂网络理论在交通系统优化中的应用,并探讨其未来的发展趋势。

一、复杂网络的基本概念复杂网络是一种由大量节点和连接构成的复杂系统,它可以表示物理、化学、社会、生物等各种现实世界中的系统。

复杂网络理论的基础概念包括节点的度、平均路径长度、聚类系数等。

节点的度是指一个节点所连接的边数,它反映了节点在网络中的影响力。

平均路径长度是指网络中任意两个节点之间的最短路径的平均值,它反映了网络的整体连通性。

聚类系数是指一个节点的邻居节点之间相互连接的程度,它反映了网络中的集聚和群体效应。

二、复杂网络理论在交通系统优化中的应用1. 交通流引导交通流引导是指通过设置路线、交叉口等措施,引导车辆在道路上流动。

复杂网络理论可以提供交通流引导的科学依据。

例如,通过分析路口的拓扑结构,可以确定最适合的交通信号配时方案,从而优化交通流。

2. 交通拥堵控制交通拥堵是城市交通运行中的常见问题,采用复杂网络理论可以有效地控制交通拥堵。

例如,通过分析城市道路网络的结构,可以发现一些可能会导致拥堵的瓶颈节点,并采取相应的措施进行优化,从而缓解道路拥堵。

3. 公交线路规划公交线路规划是城市公共交通中的重要一环,采用复杂网络理论可以提高公交线路规划的效率。

例如,通过分析公交线路网络中的节点和边的关系,可以提高公交线路的运行效率,并减少公交车辆的延误。

三、复杂网络理论在交通系统优化中的未来发展趋势随着城市交通的不断发展和网络技术的不断进步,复杂网络理论在交通系统优化中的应用仍有很大的发展潜力。

未来,复杂网络理论可能会应用到更多的交通问题中,如智能交通系统、物流配送优化等领域,从而进一步提高交通系统的运行效率和优化效果。

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复杂网络之城市交通网络1.研究意义网络的一种最简单的情况就是规则网络,它是指系统各元素之间的关系可以用一些规则的结构来表示,也就是说网络中任意两个节点之间的联系遵循既定的规则。

但是对于大规模网络而言,由于其复杂性并不能完全用规则网络来表示。

20世纪60年代由著名数学家Erdos和Renyi提出了一种完全随机的网络模型——ER随机图模型,它指在由N个节点构成的图中以概率p随机连接任意两个节点而成的网络。

规则网络和随机网络是两种极端的情况,对于大量真实的网络系统而言,它们既不是规则网络也不是随机网络,而是介于两者之间。

1998年,Watts和Strogatz提出了WS网络模型,通过以概率p切断规则网络中原始的边并选择新的端点重新连接构造出一种介于规则网络和随机网络之间的网络——小世界网络,其节点的度分布服从指数分布。

1999年,Barabasi和Albert提出了BA网络模型,在网络的构造中引入了增长性和择优连接性。

BA网络是无标度网络模型,其节点分布服从幂律分布。

此外,也有学者提出了一些其他的网络模型来描述真实的网络系统。

复杂网络的神奇魅力也吸引了广大交通学者,他们通过大量的实证研究发现,交通运输网络和其他网络一样,具有复杂网络的结构特性,这一发现,为深入研究交通网络的特性与拓扑结构之间的相互作用奠定了坚实基础。

但是,交通网络的空间实体性又使其与社会网络等抽象网络不同,这一点在城市道路网络中表现尤为明显。

此外,复杂网络理论对2003年北美电网故障的准确诊释,为城市交通网络连通可靠性的研究提供了全新思路。

城市交通网络是一个典型的复杂网络,同样也面临着不同程度的攻击和破坏,因此从复杂网络考虑城市交通网络的连通可靠性具有极其重要的意义。

比如,利用复杂网络理论分析城市交通网络的拓扑结构,能够准确的定位网络中的关键枢纽点,对网络中重要基础设施进行有目的的强化管理,优化城市交通管理的整体协调和指挥,增强城市交通有机的、协同的管理,提高城市轨道交通运输的服务质量等都具有重要的现实意义。

2.复杂网络的统计参数在研究复杂网络结构的统计特性时提出了许多概念,其中有 3 个基本概念:平均路径长度L、聚类系数C、度分布p(k)。

而后,基于研究具体问题的需要又提出了效率、集中性等概念。

1.平均路径长度L在网络中,两点之间的距离为连接两点的最短路径上所包含的边的数目。

网络的平均路径长度L指网络中所有节点对的平均距离,它表明网络中节点间的分离程度,反应了网络的全局特性。

不同的网络结构可赋予L不同的含义。

如在疾病传播模型中L可定义为疾病传播时间,本文研究的交通网络模型中L可定义为站点之间的距离等。

2.聚类系数C在网络中,节点的聚集系数是指与该节点相邻的所有节点之间连边的数目占这些相邻节点之间最大可能连边数目的比例。

而网络的聚集系数则是指网络中所有节点聚集系数的平均值,它表明网络中节点的两个相邻节点仍然是相邻节点的概率有多大,它反映了网络的局部特性。

3.度及度分布在网络中,节点的度是指与该节点相邻的节点的数目,即连接该节点的边的数目。

而网络的度是指网络中所有节点度的平均值。

度分布P(k)指网络中一个任意选择的节点,它的度恰好为k的概率。

节点度的分布特征是网络的重要几何性质,规则网络中各节点的度值相同,符合Delta 分布,随机网络的度分布可近似为Poisson 分布,大量的实际网络存在幂律形式的度分布,称为无标度网络,同时在现实中还有很多网络的度分布服从指数分布。

4.效率网络的效率是用来衡量网络中信息传递有效程度的指标,可代替平均路径长度和聚类系数来分析网络的小世界行为。

网络中节点之间的效率可两点间的距离的倒数来计算,如果节点之间不可达,则距离趋于+∞,对应的效率为0。

对整个网络而言,将所有节点对间效率的平均值定义为全局效率,用Eglobal表示。

考虑到非连通图的情况,可通过计算局部子图的平均效率Elocal来表征网络的局部特性。

Elocal与聚类系数C相对应,可用来分析在去除某一节点的情况下,其相邻节点间信息传递的有效性。

5.集中性(Centrality)集中性指标是一系列指标的集合,可用来衡量节点在网络中的地位。

通过对复杂网络集中性指标的计算能够在规模庞大、结构复杂的网络中迅速地发现集中节点。

对于不同的网络,需要用不同的指标来衡量其集中性,典型的集中性指标包括度指标、紧密度指标、介数指标、信息集中性指标等。

3.复杂网络在城市交通系统中的应用城市交通网络除具有绝大多数复杂加权网络的特征外,作为空间网络还具有不同于抽象网络的特性,这些特性决定了城市交通网络的拓扑性质。

具体可归纳为:①城市交通网络的节点(无论其代表路段还是交叉口)存在于二维地理空间,且有明确的位置;②城市交通网络中的边是一种实体连接,具有明确意义,并不是抽象空间中所定义的关系;③城市交通网络中节点的长程连接需要一定成本,这一特性直接影响着城市交通网络出现小世界行为的可能性;④城市交通网络中单一节点所能连接的边的数目受到物理空间的限制,这种限制会影响到网络的度分布。

城市交通网络结构因交通模式、演化阶段及发展水平的不同会产生明显差异,经济技术的发展时刻改变着交通网络结构。

交通网络时空演化的复杂性吸引了经济、地理、城市规划、数学等领域的学者对其拓扑分析方法的研究。

交通网络拓扑分析常用的有6种方法,分别是地理信息系统、图论、复杂网络、数学规划、模拟仿真、基于代理商的模型。

相比较而言,复杂网络理论作为一种新兴的理论方法表现出了旺盛的生命力,吸引了众多学者的关注。

将城市交通网络抽象为复杂网络的方法有2种:①原始法。

该方法比较直观,它将交叉口视为网络的节点,将路段视为连接节点的边;②对偶法。

它是一种变换方法,是在原始图的基础上,将道路视为网络的节点,将交叉口视为网络的边。

4.主要研究进展及存在的问题过去几年里,复杂网络理论在基础科学研究和实际应用上都取得了惊人的进展,但关于城市交通网络的复杂性研究才刚刚开始,有很多问题需要去探索。

1.网络的实证研究网络的实证研究有利于探寻真实复杂系统中尚未被发现的宏观性质,进一步定义新的统计参数来度量这些性质。

目前,对城市交通网络的实证研究主要集中在城市道路网络和公共交通网络两个方面。

1) 城市道路网络有研究者对德国20个大城市的道路网络研究发现,道路交通量服从幂律分布,并说明了道路的分级特性;也有研究者对具有不同形态和历史背景的6个城市的道路网络(1平方英里范围)进行拓扑分析后发现,它们的网络均为无标度网络,并表现出了小世界特性;还有研究者对美国40个城市的道路网络做了大范围的分析也发现了类似的性质;此外,有研究者将所研究的城市分为自组织城市和规划型城市,然后采用4个集中性指标(紧密度指标、介数指标、直线度指标、信息集中性指标)对其道路网络进行分析,结果显示,自组织城市的路网展现了几乎和非空间网络一致的无标度特性。

2) 公共交通网络与城市道路网络的研究相比,公共交通网络的研究相对简单,资料更易获得,研究也较为深入。

有研究者对中国4个大城市的公共汽车网络进行分析,结果显示,公共汽车网络的度分布表现为指数形式,同时模拟了公共汽车网络的演化进程,模拟结果与调查拟合良好;有研究者在分析了波兰22 个城市的公共交通网络后发现,所有的网络都展现了小世界特性,网络的度分布有的符合幂律分布,有的符合指数分布。

网络的不同表现形式以及针对不同统计参数的分析,对网络拓扑性质的研究具有很大影响。

2.网络演化机制网络演化机制研究是探索具有特定统计性质的网络形成机理的重要手段,主要涉及网络演化中的 5 类事件:加点、加边、重连、去边、去点,对这方面的研究,W-S小世界网络模型和B-A 无标度网络模型具有开创性意义。

此后,涌现了大量关于网络演化机制的研究,为发现复杂网络形成机理以及进一步研究复杂网络上的动力学行为奠定了坚实的基础。

就城市交通网络而言,主要研究网络无标度性和流量集中性两个方面。

1) 网络无标度性目前,对无标度网络的演化机制研究主要集中在优先连接和hub节点形成两个方面,这些研究主要针对抽象网络,具体到空间网络特别是城市交通网络的研究还不多见。

有研究者通过建立模型将优先连接和距离选择联系起来,从而搭建了无标度性与空间网络的桥梁;也有研究者提出了一种基于预期效用最大的加点模型,并深入分析了地理信息的引入对网络度分布、聚类系数和匹配方式的影响。

2) 流量集中性对城市交通网络的实证分析发现,小部分的主干路承担了路网中大部分的交通量,研究者在进行了大量路网演化模拟实验(基于具有不同参数的规则网络)后指出:交通网络中道路等级的涌现是路网本身固有的性质。

这一发现打破了交通网络研究的传统观念(道路等级涌现是有意识设计的结果),同时也带来了一系列疑问,如:是什么原因导致了交通网络道路等级的涌现?如何在复杂网络的理论框架下模拟城市交通网络中的流量集中性?对于一个特定的城市交通网络而言,是否存在特定时期内的最优等级结构?如何将一系列结果应用于路网规划设计?近年来,学界相继出现了一些基于自组织理论的网络演化模型,这些模型为研究上述两种现象的形成机制提供了新思路。

城市发展是一种自组织过程,城市交通网络作为城市形态的重要表现形式,其发展过程也是自组织的。

要解决的问题是:如何应用自组织理论建立刻画城市交通网络演化的模型?如何寻找城市交通网络演化中的序参量并以此控制城市交通网络的演化?利用计算机模拟检验城市交通网络的演化,在此基础上是否还能表现出无标度性和集中性?这些研究将对城市交通网络的规划设计方法及城市交通的可持续发展产生深远影响。

3.网络演化性质网络演化性质是指实际网络演化过程中的统计规律,可用来检验网络演化机制模型。

目前,网络演化性质的研究还主要集中在合作者网络和万维网。

对城市交通网络时空演化的研究表明,城市交通网络作为一种自相似性的等级结构,具有分形性质,且其分形维数随着时间的变化而变化。

与此相对应,研究者在研究美国、丹麦和英国3个国家的路网时,建立了网络度分布指数与分形维数之间的关系模型。

利用这一模型,结合分形维数的时间演化特征,可以得到网络度分布指数随时间变化的趋势,进而可以分析引起度分布指数变化的原因、度分布指数的变化所表征的路网生长过程以及不同度分布指数的路网具有的不同性质。

4.网络动力学研究网络结构的最终目的是为了理解和解释构建于这些网络之上的系统运作方式。

就城市交通网络而言,主要是研究网络拓扑结构对网络能力以及网络交通流的影响。

有研究者在研究了网络结构转变过程中(随机网络→无标度网络)网络负荷的变化情况后指出,随着网络拓扑结构的转变,网络的表现力逐步恶化,负荷趋于局部化;通过研究网络的平均连通度来判断网络对交通拥堵的易感染程度,结果显示,当平均连通度小于10 时,对于平均连通度相同的网络,无标度网络较随机网络更易产生交通拥堵。

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