交通运输网络的复杂性研究论文.doc

交通运输网络的复杂性研究论文 依据网络拓扑结构特征划分人们日常生活中所接触到的实际网络有完全规则网络、完全随机网络、小世界网络和无标度网络其中小世界网络或无标度网络通常被认为是交通运运输网络在各种交通更渠道之中系统复杂性是交通运输网络发展性的根本原因现如今基于统计物理学的交通运输网络的复杂性研究多为拓扑化的理论分析或数据建模与实际网络结构特征及动力学机理仍存在较大差距本文笔者阐述了交通网络复杂性研究的实际意义并结合我国目前的交通运输网状况和国外平均水平介绍了相关的基本概念针对相关问题提出了可靠的对策为交通部门管理交通运输网提供了一定程度上的理论支持 引言 当下我国很多大中城市的交通存在严重的拥堵问题导致交通事故频频发生并不是说这种只存在于我国事实上在全世界范围内交通问题都受到了极大的关注成为世界各国城市中最棘手的痼疾之一交通运输网络是人类社会建立的三大网络之一它在人类文明繁荣演进总占据重要位置交通运输网络是由需求、服务的区域以及支持位移网络所构建出来的复杂关系集现实生活中交通运输网络都很复杂是由许许多多个点和线组成的进而就构成了城市交通网络的基本框架本文试图从交通运输网络的角度来渗入分析揭示出交通运输网络的内涵和外延以此来作为实践的基础 1国内外现状 交通运输作为基础行业对国民经济和社会的发展举足轻重改革开放使得我国的交通运输行业迅猛发展规模不断扩大影响也越来越大近些年来交通运输网络的复杂性研究逐渐成为运输管理理论及其实践研究的一个热点问题根据有关数据显示交通网络的复杂性研究尚且属于初始阶段当中的各个方面都处于成长阶段我国对这方面的研究年限也远低于西方发达国家甚至一些重要的研究实践并没有开展研究的主体也大多是相关院校的一部分学者且研究内容和方向也都有局限性对于这个问题我国不仅是起步较晚有关交通运输网络复杂性方面的研究也并不集中但是这些研究又的确具有价值它能够帮助我国在交通这一领域开拓创新 2复杂网络理论以及技术方法 复杂网络是对复杂系统的抽象和描述方式任何包含大量组成单元（或子系统）的复杂系统当把构成单元抽象成节点、单元之间的相互关系抽象为边时都可以当作复杂网络来研究；复杂网络是研究复杂系统的一种角度和方法它关注系统中个体相互关联作用的拓扑结构是理解复杂系统性质和功能的基础在信息工程与管理科学领域复杂性始终是作为一个热点问题出现但是交通运输网络并不等同于一般的网络它往往更复杂一些更具有挑战性根据有关调查得知在种种基础之上成立的复杂网络理论为交通运输网络的复杂性研究打开了一条前所未有的路径在既定的网络之中节点的集聚系数越大相对应的节点内部的联系的紧密程度就越高这一点和周边的节点所构成的分支网络就极其容易形成区域集聚 3交通运输网络复杂性分析 对于既有交通网络的改建是一项巨大而复杂的过程由于资金有限规模宏大因此在设计过程中难度系数较大比如说城市交通它主要涵盖网络静态复杂性、结构复杂性等特征建议使用城市间的对比分析来研究此类问题这样更有助于观察网络的复杂性然而有一部分学者过分追求事先设定好的目标可事实上却对网络空间特性和网络功能、网络属性的分类混淆不清最终导致对实际操作有阻碍作用再比如说航空网络其规模大小不一最小的大概有几十个节点而大的将近几千个节点无论是规模大还是规模小都以一种小世界的形式存在航空运输网络较为复杂有待于进一步分析研究交通运输网络的复杂性最主要目的就是把与它相关的理论应用到城市规划中来如何在城市交通设计中充分考虑其复杂性是一个意义重大的方向现有的交通网络设计中都把出行当作分析的单元而事实上每个出行都是相关的并不是独立的更要注意的是面对交通阻塞这个城市通病要求设计者注意的是阻塞在交通中向相邻的路段和节点进行传播这类似于病毒在复杂网络中的传播在对交通网络拓扑特性进行系统分析的基础上应用SIR或SEIR模型进行模拟只有这样才能做到对城市阻塞问题的有效控制 交通的发展从马路开始经历了上千年铁路的发展也将近200年在当前技术革新的基础之下区域经济趋于一体化人类需求逐渐多样化然而资源有限物理的不分离性使得交通运输网络变得更大复杂如何在有限的空间内利用有限的资源使得交通运输网络效益最大化是一个重要课题 小结 随着城市的发展人口数量逐渐加大交通运输网络的重要性不容小觑然而它是一个复杂的巨形系统复杂网络理论会为交通运输网络的复杂性提出相关指导值得注意的是交通运输作为一门实践应用性强的学科研究应围绕“理论模型与方法实践”的模式前向性循环推进但我国目前仍停留在建模阶段并没有显著成效本文从理论角度出发结合实际说明了相关问题又用应用角度给出了进一步研究工作的思路和方法提出了可能促进交通发展的新方案