基于复杂网络的交通拥堵与传播动力学分析
本文关键词：基于复杂网络的交通拥堵与传播动力学分析，由笔耕文化传播整理发布。
基于复杂网络的交通拥堵与传播动力学分析
李树彬
1）2）
*
吴建军
3）
高自友
1）
林勇
2）
傅白白
4）
1）（北京交通大学交通运输学院，北京2）（山东省科学院自动化研究所，济南4）（山东建筑大学建筑城规学院，济南
100044）250014）
100044）
3）（轨道交通控制与安全国家重点实验室（北京交通大学），北京
250014）
（2010年7月6日收到；2010年7月28日收到修改稿）
本文运用改进的中观交通流模型，研究了网络拓扑结构对交通拥堵的影响，进而分析复杂网络上的交通传播动力学特征和传播规律.结论有助于提出消除交通拥堵的有效控制策略以及交通规划的合理方案.
关键词：复杂网络，交通流，交通拥堵，传播特性
PACS：07.05.Tp，46.40.Cd，47.90.+a，89.75.Fb
础.从图论的角度来看，城市交通网络是由线与点
1.引言
线是指交通网络中的以及它们之间的关系组成的，
路段，点是指交通网络中连接路段的节点，包括道路出入口，交叉口等.随着我国城市化进程的飞速加快，城市的规模以及结构发生了巨大的变大，主要体现在两个方面：第一，网络节点和路段数的不断增多；第二，网络节点与路段之间的相互作用变得更为复杂.同时交通网络又是一个受环境影响的交通问题涉及到人、车、路、环境四者之开放系统，，
间的关系，又与政策、法规、管理和控制等密切相关，使得城市交通运行规律变得极其复杂
［10］
复杂性科学是系统科学和非线性科学的进一步发展、充实和深化，是系统科学研究的最新、最前沿的领域.近几年发展起来的复杂网络方法，为我们研究系统复杂性提供了一个新视角、新方法.1998和1999年Nature和Science上分别发表了两篇复杂网络文章
［1，2］
，其中的小世界效应与无标度特性的，提高了人们对现实世界的科学认
科学发现掀起了对复杂网络结构及其动力学行为的研究热潮
［3—9］
.近几
识.随着研究的深入，对于复杂网络的探讨已经渗透到包括生物学、物理学、经济学、计算机机科学以及交通运输等各领域中.特别是随着学科之间的相互交叉和融合趋势不断加强，促进了对复杂网络共有特征和性质的揭示.城市交通系统是一个复杂巨系统，它的一个重要特点是具有时空复杂性，从理论上分析城市交通网络时空分布复杂性及其上流量演化的动力学行为，是研究复杂交通网络的关键所在，同时也是城市交通网络研究的关键性基础理论问题之一.
众所周知，交通运输系统是一切交通活动的载是整个交通活动赖以存在和发挥效能的物质基体，
年来，复杂网络的兴起为交通运输系统的研究提供了一个崭新的研究视角，国内外学者应用复杂网络城市交通、航空等网络进行了大量的理论对铁路、
实证研究，结果表明它们都具有无标度或小世界特性，除了大量的实证研究外，利用复杂网络理论，在交通网络动力学行为分析、交通网络级联失效、交通阻塞传播以及交通网络演化建模等方面也取得了一定的研究成果.研究复杂网络理论的实际目的是通过研究实际复杂系统的特殊结构形式，为掌握其上的动力学行为及运行机理提供科学支持.以前的工作主要是交通的增长如何驱动网络结构的演化，另一些工作则研究不同种类的网络拓扑结构如
*国家重点基础研究发展计划（973计划）（批准号：2006CB705500），国家自然科学基金（批准号：70801005，70871009），北京市自然科公安部应用创新计划项目（批准号：2007YYCXSDST057），中央高校基本科研业务费专项资金（批准号：学基金（批准号：8102029），
2009JBM053）和山东省自然科学基金（批准号：Y2008F14，ZR2009FM038）资助的课题.通讯联系人.E-mail：zygao@
2011中国物理学会ChinesePhysicalSociety
http：//http://www.wenkuxiazai.com
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本文编号：102031
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