本文關(guān)鍵詞：基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的交通擁堵與傳播動(dòng)力學(xué)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的交通擁堵與傳播動(dòng)力學(xué)分析

李樹彬

1）2）

*

吳建軍

3）

高自友

1）

林勇

2）

傅白白

4）

1）（北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，北京2）（山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所，濟(jì)南4）（山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，濟(jì)南

100044）250014）

100044）

3）（軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京交通大學(xué)），北京

250014）

（2010年7月6日收到；2010年7月28日收到修改稿）

本文運(yùn)用改進(jìn)的中觀交通流模型，研究了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)交通擁堵的影響，進(jìn)而分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的交通傳播動(dòng)力學(xué)特征和傳播規(guī)律.結(jié)論有助于提出消除交通擁堵的有效控制策略以及交通規(guī)劃的合理方案.

關(guān)鍵詞：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，交通流，交通擁堵，傳播特性

PACS：07.05.Tp，46.40.Cd，47.90.+a，89.75.Fb

礎(chǔ).從圖論的角度來看，城市交通網(wǎng)絡(luò)是由線與點(diǎn)

1.引言

線是指交通網(wǎng)絡(luò)中的以及它們之間的關(guān)系組成的，

路段，點(diǎn)是指交通網(wǎng)絡(luò)中連接路段的節(jié)點(diǎn)，包括道路出入口，交叉口等.隨著我國城市化進(jìn)程的飛速加快，城市的規(guī)模以及結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變大，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和路段數(shù)的不斷增多；第二，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與路段之間的相互作用變得更為復(fù)雜.同時(shí)交通網(wǎng)絡(luò)又是一個(gè)受環(huán)境影響的交通問題涉及到人、車、路、環(huán)境四者之開放系統(tǒng)，，

間的關(guān)系，又與政策、法規(guī)、管理和控制等密切相關(guān)，使得城市交通運(yùn)行規(guī)律變得極其復(fù)雜

［10］

復(fù)雜性科學(xué)是系統(tǒng)科學(xué)和非線性科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展、充實(shí)和深化，是系統(tǒng)科學(xué)研究的最新、最前沿的領(lǐng)域.近幾年發(fā)展起來的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法，為我們研究系統(tǒng)復(fù)雜性提供了一個(gè)新視角、新方法.1998和1999年Nature和Science上分別發(fā)表了兩篇復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)文章

［1，2］

，其中的小世界效應(yīng)與無標(biāo)度特性的，提高了人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的科學(xué)認(rèn)

科學(xué)發(fā)現(xiàn)掀起了對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)行為的研究熱潮

［3—9］

.近幾

識(shí).隨著研究的深入，對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的探討已經(jīng)滲透到包括生物學(xué)、物理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)機(jī)科學(xué)以及交通運(yùn)輸?shù)雀黝I(lǐng)域中.特別是隨著學(xué)科之間的相互交叉和融合趨勢不斷加強(qiáng)，促進(jìn)了對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)共有特征和性質(zhì)的揭示.城市交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，它的一個(gè)重要特點(diǎn)是具有時(shí)空復(fù)雜性，從理論上分析城市交通網(wǎng)絡(luò)時(shí)空分布復(fù)雜性及其上流量演化的動(dòng)力學(xué)行為，是研究復(fù)雜交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵所在，同時(shí)也是城市交通網(wǎng)絡(luò)研究的關(guān)鍵性基礎(chǔ)理論問題之一.

眾所周知，交通運(yùn)輸系統(tǒng)是一切交通活動(dòng)的載是整個(gè)交通活動(dòng)賴以存在和發(fā)揮效能的物質(zhì)基體，

年來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的興起為交通運(yùn)輸系統(tǒng)的研究提供了一個(gè)嶄新的研究視角，國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)城市交通、航空等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了大量的理論對(duì)鐵路、

實(shí)證研究，結(jié)果表明它們都具有無標(biāo)度或小世界特性，除了大量的實(shí)證研究外，利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，在交通網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)行為分析、交通網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效、交通阻塞傳播以及交通網(wǎng)絡(luò)演化建模等方面也取得了一定的研究成果.研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的實(shí)際目的是通過研究實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)的特殊結(jié)構(gòu)形式，為掌握其上的動(dòng)力學(xué)行為及運(yùn)行機(jī)理提供科學(xué)支持.以前的工作主要是交通的增長如何驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演化，另一些工作則研究不同種類的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如

*國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）（批準(zhǔn)號(hào)：2006CB705500），國家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào)：70801005，70871009），北京市自然科公安部應(yīng)用創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：2007YYCXSDST057），中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（批準(zhǔn)號(hào)：學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào)：8102029），

2009JBM053）和山東省自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào)：Y2008F14，ZR2009FM038）資助的課題.通訊聯(lián)系人.E-mail：zygao@

2011中國物理學(xué)會(huì)ChinesePhysicalSociety

http：//http://www.wenkuxiazai.com

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