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交通运输网络复杂性研究

 论文栏目:交通运输论文     更新时间:2016/3/28 17:42:22   

摘要:在实际生活中很多系统都可以抽象为节点与便组成的网络系统,尤其是随着经济建设的不断加深以及科学技术水平的不断提高,网络的复杂程度也在不断加深,交通运输与我们的生活息息相关,同时经济的发展也离不开交通作为中间的重要环节。因此交通运输网络是社会和经济发展的重要基础,然而作为一项巨型的网络系统,我们应该全面并且深入的了解其内在运行机制与规律,从而提高交通运输网络的管理水平,使其发挥更大的作用。针对交通运输网络的复杂性进行简要分析,并且提出相关的建议。

关键词:交通运输网络;复杂性;研究;建议

随着经济发展的不断深化,近些年来交通运输网络的研究已经成为了国内外的一个热点项目,尽管逐渐受到了重视,并且研究的程度也逐渐加深,但是效果却并不明显。交通运输网络不仅仅只包括陆地上的公路、铁路等,还包括航空网络和航海网络,尽管这三者之间的类型、功能以及规模都存在很大的不同之处,但是这三者之间却有着一定的联系。对于一个网络来说,是由点和线组成的,所以如果网络之中重要的节点遭到了破坏则会影响整个网络的功能,使其不再具有连通性。对交通运输进行研究不仅可以提供更好的交通运输条件,还可以使交通运输设计得到优化。

1交通运输网络复杂性的研究现状

1.1从复杂网络角度分析。作为一门刚刚开始的新综合交叉学科,交通网络复杂性的研究是将交通科学与复杂科学相结合而产生的,因为交通网络作为一种典型的复杂网络所以受到了复杂网络研究领域的重视,同时研究交通运输网络的复杂性也可以对现今的交通运输网络进行改进与优化,使其发挥最大的功效。在针对交通运输网络进行研究时应该依据不同的网络采取不同的研究方法,首先航空网络应该是交通运输网络中最具有代表性的,因为在所有交通运输网络中航空运输网络的发展是最早的,在行业内部数据也比较完备,同时一直以来都受到学者的广泛研究,所以在学术研究方面也具有一定的基础,在针对航空网络研究时往往采用L空间。另外,在城市街道网络研究时往往采用原始和对偶两种方式进行研究,因为如果只是采用原始法研究,虽然可以保留该地区原始的一些地理信息,但是在所得到的网络点度上却没有明显的无标度性,所以综合对偶方式进行研究,解决原始法没有无标度性的问题。另外,对于铁路网络、船运网络等通常也采取L空间和P空间。总之,在进行不同类型的交通运输网络系统研究时,应该根据具体的需要采取最适宜的方式进行研究。

1.2从交通科学角度分析。随着科学研究水平的逐渐加深,交通科学领域的学者已经逐渐注意到复杂科学和复杂网络理论之间的联系,并且正在向着将交通科学应用于交通网络复杂性研究的领域发展。在交通科学领域可以采用交通流分配问题、控制理论以及动力学等多种手段为交通运输的研究做出贡献,在交通运输网络的研究中一直都是以追求一个平衡状态为标准的,例如针对一个交通网络的旅行时间最小的平衡设计,交通运输网络的出行成本与交通流量之间成正比例关系,即出行成本随着交通流量的增加而增多,期间由于交通流量的增多而导致的交通堵塞与拥挤会使成本也随之增加,在不断的反复过程中交通网络会出现一种平衡状态。从整体来讲,目前我国交通学者们已经开始重视交通网络复杂性的问题,随着研究时间的不断增长以及投入力度的不断加大,到目前为止已经取得了重要的成果。但是对于彻底了解交通运输网络复杂性来说还有一定的距离,所以仍然需要在此方面努力。

2交通运输网络复杂性研究的难点

在交通运输网络复杂性研究方面尽管近年来已经逐渐受到了重视,并且也得到很大的发展,但是针对其中的一些难点仍然没有科学的解决。在刻画研究方面缺少系统的理论基础知识并且刻画的程序也不够完整,另外,在刻画方面由于需要以大量的数据作为基础,因此需要需要一段时间才能够进行有效的刻画,所以在实际中影响了刻画方法的实用性。最关键的是对于交通运输网络复杂性的认识还只是停留在比较浅显的阶段,对于复杂性的管理与控制仍然处于空白的状态。

3对于研究过程中一些关键问题的解决方案

交通网络作为无标度的网络,在研究时应该考虑如何找到公共网络的集散点,并且将研究的内容与实践性很强的公交网络平衡配流研究相结合。首先是HUB点的确定,第一步就是对交通运输网络中各条路段流量的确定,一般可以应用公交网络用户平衡配流的方法可以实现,并且精确度很高;但是实际中有时候需要对某一路径的流量给出唯一的精确值,面对这种要求需要采用极大熵网络模型对该平衡网络进行求解,得出唯一的路径流量;另外,在对网络中某个点进行流量求解时需要依靠前面步骤求得的路径流量,即用已经求得的路径流量简介算某点的流量;另外,对于交通运输网络中站点的处理不只是要求求出流量,还要根据求得流量的大小对站点进行排序,之后计算出每一个站点流量在总流量中占据的比例,最后找出网络中的HUB点,上述这种方法是目前国际上所研究出的唯一一种既可以找出HUB点精确度又很高的方法。在实际研究中对现实的交通网络应用无标度网络的理论进行网络规划、设计、建设及管理是当前研究的主要方向,应该针对研究之中遇到的问题进行有效解决。上述方法是包括了所有能够上下乘客的节点网络,然而实际的情况却与此有较大的差别,如果将多种交通交通工具进行转换这一事实加入到分析的条件中,则情况就应该另行考虑。可以将能力约束问题进行两方面的分类,即不考虑能力限制与考虑能力限制两种。总之,交通运输网络具有复杂性,实际研究时需要考虑的约束条件有很多,因此需要交通学者在分析交通网络时要有足够的耐心,并且全面考虑所有涉及到的条件以及情况,只有这样才能够保证研究结果具有一定的意义。

4交通运输网络复杂性研究的方向

交通运输的主要目的就是为人们带来生活上的方便,所以在研究方向上应该构建出一套规范的基础理论和程序,并且针对上文提到的需要大量的数据才能够进行刻画的情况应该进行适当的改进,使小数据也可以适用,另外,应该将复杂性刻画应用于交通运输系统的管理和控制之中。以上所提到的就是当前研究的方向,想要实现交通运输系统的科学管理,首先必须做的就是对交通运输系统有一个全面的了解,之后以此为基础进行复杂性的研究,最后应用复杂性科学的理论与方法对系统的复杂性绩效刻画,并且根据结果选择最为适合的科学方法对交通运输网络进行控制与管理,同时这也是交通运输网络系统管理的发展方向。无论对哪个系统进行研究,首先都必须要明确所研究的方向,研究交通网络的复杂性就必须要在明确研究方向的前提下进行,针对其中的一些问题找到合适的解决办法。

5结论

随着经济发展速度的不断加快以及科学技术信息的不断发展,网络的概念已经深入到了各个系统之中,网络将一个系统中的各个散点与分离的部分相结合起来,交通运输网络作为复杂性网络的代表已经引起了交通学者的关注。针对交通运输网络研究的现状可以从复杂网络角度和交通科学角度进行分析,得出结论,明确研究过程中的难点,并且给出合理的解决方案,也可以针对其中存在的问题提出拟解决方案。最后要根据实际研究情况明确研究方向,使交通运输的管理与控制系统化。

参考文献

[1]刘作仪.复杂网络理论及相关管理复杂性研究的资助进展[J].中国科学基金,2008(1):13-17.

[2]张勇,杨晓光.城市路网的复杂网络特性及可靠性仿真分析[J].系统仿真学报,2008,20(2):464-513.

作者:孙宝鹏 单位:绥化市北林区运管站

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