交通运输网络的复杂性分析

交通运输网络的复杂性分析

作者：张江 周锋凯

来源：《价值工程》2020年第28期

摘要：交通运输系统与人们的日常生活密切相关，交通的发展也影响着社会经济的综合水平，所以说交通网络的发展对经济与社会的发展具有十分重要的作用，但是交通运输网络系统的规模较大，我们应正确认识其运行规律，不断改善系统运输的管理水平。本文就主要对其交通运输网络的复杂性予以分析，希望可以给予业内人士一定的参考。

Abstract： The transportation system is closely related to people's daily life， and the development of transportation also affects the comprehensive level of social economy. Therefore， the development of transportation network plays a very important role in economic and social development. Because the scale of transportation network system is large， we should correctly understand its operation rules and continuously improve the management level of system

transportation. This article mainly analyzes the complexity of its transportation network， hoping to provide a certain reference.

关键词：交通运输;网络复杂性;社会经济

Key words： transportation;network complexity;social economy

中图分类号：U113;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 文献标识码：A;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 文章编号：1006-4311（2020）28-0043-02 0; 引言

交通运输网络受到了人们的广泛关注和高度重视，同时人们也对其进行了更加深入的研究，但是收效甚微。交通运输网络主要涵盖了陆上网络、航空网络与海运网络，三者虽有不同但也存在着密切的联系。网络中的点线出现问题，就會影响整个网络的完整性，因此有必要对其予以深入的研究。 1; 网络概述

信息时代背景下，网络主要指计算机网络连接。网络结构主要有完全规则网络、小世界网络、完全随机网络以及无标度网络，其中无标度网络是一种复杂网络，描述问题缺乏准确的尺度，这也是该网络名称的由来。无标度网络有其独特的结构特性。下面将详细对网络结构进行分析。

首先是小世界网络特性。内部两个节点间的长度不超过网络本身。其次是聚类性。网络当中有大量的圈，圈当中的节点联系密切，而圈之间的联系密度较小。再次是网络弹性，其主要是指对节点修改的耐受能力，一般而言，影响越小，网络特性越强。交通网络也是一种无标尺网络，对交通运输网路予以全面研究可优化网络的性能[1]。 2; 交通运输网络的复杂性分析

2.1 复杂网络理论; 复杂网络理论研究和实践的基础是随机网络，但是在近期的研究中发现，真实网络结构的复杂度更高，因此在交通运输网络复杂性研究中也可探索其他的研究方向，交通运输网络中包含较多实物，同时不同实物之间相互的作用与密切的联系是构建网络的重要前提。利用统计物理学进行网络结构分析，将动力学特征作为分析的重点，同时借助复杂网络分析重要内容[2]。以平均路径的长度、集散系数和分布为主要指标。路径长度和集散系数可用来判断网络中是否有小世界效应，同时还需将分布指标作为无标尺特征的判断依据。 2.2 航空网络; 航空网络复杂性研究的时间较长，且涉及的范围较广，研究的重点主要集中在静态结构复杂特征分析和网络演化规律分析上。在静态结构复杂特征分析中，研究人员应高度重视空间尺度确定，一般选择全球范围或国家范围，从而更加准确地总结出航空网络的结构特征。在分析网络演化规律时，应将演化规律的发生机制作为重点内容，且研究人员也要就其他内容进行深入的研究，如网络结构对效率的影响机制等[3]。航空网络的规模不同，其包含的节点数量也会有所不同，从几十个到几千个不等，但是无论网络当中有多少个节点，其均应体现出小世界效应。作为超空间网络结构空间特性的集中表现形式的超平面与小世界效应的关

系是很密切的。然而即便如此，在不同尺度条件下，航空网络的网络结构也会存在较为明显的差异。且空间经济和社会因素也会对网络演化的整体过程产生较大的影响。

2.3 轨道交通网络; 地铁和铁路是轨道交通网络的主要构成（如图1），因此，本文主要对铁路及地铁网络的复杂性进行分析。在研究过程中，应将重点放在拓扑统计性质分析和网络特征分析上。分析拓扑统计性质时，设施网络与运输组织网络是主要的分析对象，地铁设施网络主要以树状结构分布，运输网络是体现地铁设施网络小世界特征的主要方式。在对铁路网络的复杂性进行研究时，需要结合研究的需要进行分析，例如，铁路网络结构特征等。在网络特性分析中，运输率是衡量特征指标的主要依据。针对地铁网络运行率特征进行研究分析时，不同的城市其特征也会有所不同。在对拓扑网络统计进行分析的过程中，指标通常是存在于较为复杂的网路上的，故而，就要在对地理空间特性进行分析的基础上，探究其对结构特性的影响，最终确保保证网络结构分析的正确性。又因为轨道交通运输网络研究的时间较短，研究结果有限，所以需要加大研究力度，从而为交通运输网络复杂性分析的发展提供资料支持[4]。 2.4 城市交通网络

在交通运输网络中具有重要地位的运输网络之一是城市交通运输网络。在城市交通网络研究时，城市公交网络是复杂性研究的重点内容。城市公交网络的复杂性集中体现在网络静态复杂特征和结构复杂性上。在网络静态复杂特征分析中，将我国多个城市公交网络拓扑结构特征的复杂性作为研究的重点，如北上广等多个城市。结构复杂性比较的过程中，一般是对不同城市公交网络结构的拓扑关系予以全面分析，同时归纳总结不同城市公交网络的整体特征。在长期的研究中，研究人员得出城市公交网络拓扑关系，其具有较强的特殊性，这种拓扑关系不是规则的网络形式，也不是随机的网络形式。城市公交网络结构介于二者之间。

专家和学者在城市公交网络构造研究的过程中总结出了不同结构的共同特点，即为混沌。网络构建的方法具有多样性，如二部图法、设施网络法等。其分类体系的合理性明显不足，研究结果没有可比性也不具有参考意义。在城市公交网络复杂性分析中，不同城市之间的对比研究可有效增强研究的准确性与科学性。但是在研究人员的研究中发现，如过于看重既定目标则会影响研究结果的实用性。 2.5 海运网络

受金融危机等政治因素的多方面影响，世界贸易与经济迎来了诸多挑战，经济增速放缓，各行业面临了很多新的挑战，随着贸易保护措施的不断加码，经济出现下降，随之而来的世界海运需求量也在大幅下降。

从航海发展趋势而言，在上一轮海运高峰的驱动下，近几年持续出现高涨的造船局面，造成海运运力的增速远远高于了需求增长，进一步导致了供需关系的失衡，市场为了消化过剩的产能被迫进入了调整期。2003年后港口体制的新改革，触发了发展港口的热情与积极性，对

于基础设施码头的建设资金不断加码，由100多亿元迅速上升到900多亿元，此刺激措施持续推动沿海港口吞吐能力适应性，从能力缺乏向基本适应，又从基本适应转变为适度超前。供需关系的巨大变革和信息技术的飞速发展，使企业独立竞争策略成为过去。为了适合发展趋势，我国海运需持续提升设施网络建设，提升运输组织网络化总体水平，构建海运生态圈，融入供应链全程全服务。

多方位持续推进港口的资源整合，可以有效促进沿海港口网络化的水平。针对沿海港口吞吐能力迎来的持续超前和投资回报降低的不利因素，为突破瓶颈，对港口的可持续发展提出新要求，以提升资源利用的效率，沿海港口不断以整合现有的资源，将自然、经营和行政三方面资源，在一定范围内和不同主体间进行多元化、多方式灵活配置。如广西组建了广西北部湾国际港务集团，浙江组建了宁波-舟山港，福建组建了福州，河北组建了河北港口集团，厦门和湄洲湾三大港口局等。介于港口在地区经济发展的作用和港口资源的出发点，持续在合理整合港口资源的基础上持续探索，发挥国家“有形之手”，在配置行政资源和自然资源方面的作用，让市场在经营资源配置中发挥决定性作用。 3; 交通运输网络复杂性分析的发展方向

当前，交通运输网络研究在不断增多，但是在研究的过程中依然存在着较为明显的局限性，这也为研究的发展指明了方向。在交通运输网络复杂性分析和研究未来的发展中，交通运输行业会不断发展和进步，因此扩建和改建也成为了一种必然。改建和扩建本身是一个较为复杂的过程，因此在交通网络设计上需要考虑多个因素，难度较大[5]。对此，研究人员要加大对交通运输网络复杂性的研究力度，并且还要在分析结果的基础上合理分配资金，完善交通设计，进而保证交通的顺畅，减少城市环境污染。

此外，研究人员还应将更多的精力放在网络增长机制的研究当中，同时其也是轨道交通网络和城市交通网络发展和规划的重要基础。再者，还要加强对交通运输网络中交通阻塞机制的研究，并制定科学的控制措施，从而更好地解决当前普遍存在的交通堵塞问题。且在研究中将重点放在城市交通运输网络的研究中，以此提高城市交通的运行质量[6]。除此之外，交通运输的可靠性与稳定性研究也会得到不断的完善，这也成为保证交通运输网络安全运行，促进交通运输业长期健康发展的重要环节。 4; 结语

系統复杂性是交通运输网络结构复杂的根本原因，在对交通运输网络复杂性进行全面分析的基础上，采取有效措施解决交通运输中存在的拥堵和环境污染问题，从而推动交通运输网络的快速发展，维护交通运输网络运行的稳定性与安全性。现阶段，对交通运输网络复杂性的研究成果较少，且多数成果缺乏实践性，因此必须加大研究力度，增强研究成果的实践性。 参考文献：

[1]徐凤，朱金福，杨文东.复杂网络在交通运输网络中的应用研究综述[J].复杂系统与复杂性科学，2013（01）.

[2]邓传华，赵永斌，潘海标，等.基于复杂网络理论的空间网络属性安全验证方法研究[J].电子设计工程，2020，28（3）：79-83. DOI：10.14022/j.issn1674-6236.2020.03.018.

[3]吴佳益，徐开俊，杨泳.基于复杂网络理论的空中交通网络脆弱性分析[J].沈阳工业大学学报，2019，41（6）：659-663. DOI：10.7688/j.issn.1000-1646.2019.06.12.

[4]何霖，李红，方思源.城市轨道交通网络化运营的组织体系[J].城市轨道交通研究，2014，17（2）：1-3，7.

[5]苏涛，牟奇锋.基于通用航空运输服务的网络化平台设计[J].指挥信息系统与技术，2016，7（6）：30-34. DOI：10.15908/j.cnki.cist.2016.06.006.

[6]徐成永，李刚.北京城市轨道交通网络化发展方向和模式探讨[J].都市快轨交通，2017，30（4）：39-44. DOI：10.3969/j.issn.1672-6073.2017.04.008.

作者简介：张江（1990-），男，江苏无锡人，本科，工程师，研究方向为交通运输工程与轨道交通运营管理;周锋凯（1983-），男，江苏无锡人，本科，工程师，研究方向为城市轨道交通运营管理。