交通运输网络复杂性及其相关问题研究

滕玉禄 王鸿儒 陈宝瑞 郑仲明

摘要：交通运输网络已经不再局限于公路和铁路运输，而是包含了航空、水路、管道、公路和铁路五方面的内容，形成了一个复杂的立体交通运输网络，为了能够促进国家和社会得到发展，必须要对交通运输网络进行分析，本文是基于交通运输网络复杂性及其相关问题展开的研究。

关键词：交通运输网络;复杂性;相关问题;研究

前言

在经济的不断发展过程中，人类文明发明了信息网络、能源网络和交通网络三大网络，并且随着不断地完善和发展，三种网络都呈现出了非常大的复杂性，特别是交通运输网络，其复杂性包括了交通、运输、服务、位移等多方面内容，做好这方面的分析工作，进一步解释交通运输网络的内在规律。

1复杂交通运输网络理论概述

1.1交通网络的发展

交通和能源以及信息是人类文明中创造的最璀璨也是最伟大的三大网络，可以说是人类文明的结点和奠基，交通运输网络已经成为人类社会和经济中最重要也是最依赖的发展网络。交通网络实际上，是由交通需求、交通组织、交通路线和交通设施四个部分组成，其具有多样性和开放性，是一类具有多层结构的复合网络。为了能够全面的立体式地发展交通运输，对交通运输网络的分析与探讨是势在必行的。目前，很多人在对交通网络的研究中，往往还停留在统计物理学的范畴中，并没有去做到分析交通网络的地理空间性，往往分析得到的结论与实际的交通网络结构还存在较大的差异和适用性问题。在深入对我国的交通网络的严密分析后，我国的研究学者对交通运输网络的复杂性提出了四个方面的要点，即认识到交通运输网络的复杂性、以地理空间特征为核心来检测交通网络的复杂性、结构特征和广域特征对交通运输网络的影响、交通运输网络的开放性。

1.2复杂交通运输网络的发展

随着我国经济的快速发展而逐渐走上了富裕之路，在此背景下交通行业的蓬勃发展也进入了高峰期。随着各项资源的不断投入，我国的交通网络已经日渐完善，各个地区的交通网已经逐渐朝着融合的趋势进行发展，各自之间互相影响，却又各具独特性和多元性，并且随着影响过程而逐渐成长、完善、变化，反映出交通运输网络复杂性的独特内涵，即随着科技水平、民生需求、景观设计等诸多事物的变化而变化。目前，交通运输网络显露出非常多的特性，第一点是其宏观性和微观性，有些道路虽然看起来微小，但是却四通八达，十分复杂。有些道路看起来气势磅礴，但是却只是一条简单道路。只有行驶其中才能够明白路途的特点，所以要了解交通网络的弊端和优点，就必须要经过实际的探查。第二点是聚合性，在万物皆可相连的今天，交通网络也会随着科学技术和经济发展而连在一起，形成一个整体。城市化进程的不断加快也导致了交通网络的压力和复杂性不断增大，内聚集程度也在不断增大，这凸显出目前交通事业发展的一大问题。

1.3交通网络的复杂性

因为城市化进程的加快，所以在城市中的交通运输网络也显得十分复杂，而因为大多数城市也正处于规划和调整的状态中，所以大多数的城市交通运输网络也都不稳定。首先，在信息时代，交通运输网络的节点数据十分巨大，网络与网络之间的也存在许多的连接和传输，连接的结构也充满着许多的变化。其次是交通运输网络受地域快速发展形成的复杂性，因为每个地区的交通都是根据当地的地理特征和发展程度来决定的，为了能够更好地分析交通运输网络的复杂性，还需要知悉交通发展愿景规划，实时了解交通网络情况，加强相应的交通管理措施，整理出影响交通网络复杂性的因子，最后再进行相应的交通规划，这也是交通网络发展的一般规律。

2复杂交通运输网络理论分析

2.1针对交通运输网络复杂化分析

在我国对网络结构多年来的研究可以发现，在大多数的真实网络中，无论是交通网络还是社会网络甚至是互联網络中比起随机网络来说都呈现出了非常大的复杂结构，而随机网络是指在一定程度的理论基础下加上一定的实践研究得到的基础网络，这就为交通运输网络研究提供了一种全新的复杂化度量形式。

2.2平均路径长度和聚焦系数

平均路线长度（shortest pafla lengths）指的是网络当中任意两个节点i以及ji之间的拓扑距离，ii指的是连接这两个节点的最短路径的边数。所以也称为特征路线长度，其能够有效表达出该交通网的运输特性，比如说运输成本、空间距离等。平均路径长度能够衡量该交通网是否合格，也代表着该交通网是否具备一定的运输能力，这需要交通部门人员能够做好勘探工作，通过相应的设备和仪器来绘制出该交通运输网络的具体路线，计算出平均路径长度。其次是聚集系数，也可以称之为群聚系数以及集群系数，指的是图中顶点之间结集成团的程度的，具体来讲，指的是一个点的邻接点之间相互连接的程度。平均距离也并不大，但是许多个这样的规则随机网络组成的不规则复杂交通网络就具有较大的聚集系数了，这充分反映出交通运输网络的整体性特点。

2.3度分布

所谓度分布，是图论以及网络理论中的概念。一个图（或者网络）是由一些顶点（节点）以及连接它们的边（连接）构成的。每个顶点（节点）连出的所有边（连接）的具体数量就是这个顶点（节点）的度。度分布指的是对一个图（网络）当中顶点（节点）度数的总体描述。对于随机图，度分布指的是图中顶点度数的具体概率分布。

4交通运输网络的分析趋势

交通运输网络的复杂性分析可以运用在不同的交通运输领域，从铁路、公路、高速、航空到水路等，能够提供集中化运输、快速运输、中短途运输等各种形式，而交通运输网络的构建将能够保障运输过程的高效和安全，因此要认识到对其复杂性的分析也是目前交通网络发展的重要趋势之一。

5结束语

综上所述，交通运输网络的复杂性为国家和社会带来了巨大的发展潜力，促进了各项运输事业的蓬勃发展，其内核不仅在于运输组织性，还在于其网络结构特征和动力学性质，所以在分析的过程中不能紧抓一点，还需要由网络到目标，具体的问题要具体分析。