摘要：在现代社会中，生产、生活都离不开交通运输系统的支持。随着科技水平的发展，交通运输网络的复杂程度也在提升，不但包括轨道交通网络、城市交通网络，还包括航空交通网络和航海交通网络。在本研究中，结合复杂网络理论，对当代交通运输网络中各子系统的复杂性进行了分析，并就交通运输网络的复杂性进行了展望。
关键词：交通运输网络；复杂性；复杂网络理论
现代生活中的很多系统都可以抽象为由点与线构成的网络系统，交通运输网络也可以抽象为由交通运输需求、运输服务区域和支撑位移的网络所构成的关系集合。为提升对交通运输网络的管理水平，有必要利用网络分析的方法，对其内在的运行机制进行深入研究，促进其路径设计的完善与优化，更好为经济社会的发展提供支撑。
1.复杂网络理论概述
针对复杂网络理论的研究，最早可追溯到上世纪六十年代，ER随机图模型的提出奠定了该理论的基石。截至目前，学界对复杂网络尚无一个统一的定义，介于随机网络是复杂网络的基础，而随机网络是将多个节点以完全随机的方式连线所组成的网络，那么可将按照某一自组织原则方式连线的网络，称为复杂网络。复杂网络的研究范围较为广阔，与社会科学、信息技术理论、物理学等多个领域都存在交叉。对于交通运输领域而言，涉及到的主体较多，不同主体之间的相互联系与作用正是构建复杂网络的基础。在应用复杂网络理论进行分析时，离不开三个重要的指标，即集聚系数、平均路径长度与度分析。通过这三个指标，可以判断网络是否存在“小世界”效应与“无标度”特征。
2.现代交通网络中各子交通网络的复杂性分析
2.1轨道交通网络的复杂性分析
在现代交通运输复杂性研究中，对轨道交通领域的研究起步较晚，已有的研究成果有限，有待于进一步深入探究。轨道交通主要包括铁路与地铁两种类型，现有的研究主要关注两个方向，其一是对其网络特征的剖析，其二是对其拓扑统计性质的分析。在分析网络特征时，选取的特征指标是运输效率，对于地铁这一交通形式而言，所处的城市不同，呈现出的运输效率差异明显。从拓扑网络统计的角度出发，若研究对象为地铁设施网络，则其主要结构为树状结构，其“小世界”特征体现在运输组织网络中。由于在拓扑网络统计分析中，效率指标应在一般复杂网络之上，因而有必要对地理空间存在的影响进行充分考虑，在研究铁路网络的结构特征时，以国家作为分析的尺度。
2.2城市交通网络的复杂性分析
城市交通网络与人们生产、生活联系最为紧密，我国现有针对城市交通复杂性的研究中，以公交网络为热点方向，主要包括两种研究类型，其一是对不同城市公交网络结构特征的比较，其二则是我国大型城市公交网络静态复杂特征的分析，例如对重庆地区城市公交网络结构特征的复杂性进行研究。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆结果表明，城市公交网络的拓扑结构介于随机网络与规则网络之间，采取二部图法、设施网络法等不同的方式进行城市公交网络进行构建后，发现呈现的共同特点都是 “混沌”，研究结果缺乏可比性。总体上看，采用不同城市间的对比来研究城市公交网络的复杂性能够在一定程度上提高分析的有效性，然而由于对既定目标的分析过于执着，导致研究结论的实践性不强。
2.3航空交通网络的复杂性分析
航空交通网络因不受地面条件限制和较高的运输效率，而在现代经济社会的发展中扮演了重要的角色。在中国，以建立起以北京、上海、广州等枢纽基础为中心，以省会城市为骨架，并与各支线机场相配合的格局。当前从复杂网络出发对我国航空交通网络的研究均在表达方式方面均采用了加权网络，所采用的权重包括机场间航班数量，以座位数之和为边的权重等。实证研究的结果表明，我国航空交通网络属于无标度的小世界网络，随着点度的增加，不带权的集聚系数呈现下降趋势，表明我国的航空交通网络具有层次结构特征，且枢纽节点之间的交通流量远超过点度小的节点之间的流量。随着新概念与工具的出现，针对我国航空交通网络的研究还存在空白区域，有待于进一步研究。
2.4航海交通网络的复杂性分析
航海交通网络与其他网络相比，具有明显的个性化特征：第一，航海交通运输的路线往往采取的是钟摆式服务，也即是从始发港出发后，按照一定的次序经过多个港口，最后直接回到始发港，而不是类似轨道交通或城市公共交通那样，在固定的路线上往返运行。第二，航海交通网络具有有向性与不对称性。第三，航线可分为干线与支线两种类型。现有研究者针对航海交通网络复杂性的研究主要集中于海上集装箱运输网络，通过对航海交通网络的拓扑性质进行分析，发现其属于无标度的小世界网络，其度分布与公交网络存在一定的相似性，入度和出度、点强度与点度之间存在着紧密的联系。另外，对全球排名靠前的重要港口的地理空间分布进行统计，发现其具有明显的不平衡性，大多集中在亚洲与欧洲。世界范围内的网络具有明显的“富者俱乐部”现象，这与全球航空网络较为类似。
3.交通运输网络的复杂性展望
结合如上对各子交通网络的分析不难发现，尽管目前针对交通运输网络复杂性的研究已取得了较多成果，但还存在一定的局限性，有待于进一步研究。首先，全球已呈现出扁平化的特征，有充分的理由预期交通运输业将会蓬勃发展，这就必然涉及到对原有交通网络的改建和对新交通网络的拓展。随着交通运输网络中节点数量的增加，有必要进一步对交通运输网络的复杂性进行分析，以指导路线规划、资源配置、资金流向等问题，解决当前交通运输广泛存在的环境污染问题。其次，有必要就交通运输网络的增长机制进行深入探讨，为其下一步发展提供决策依据。再次，对城市交通网络中拥堵的传播机理进行探索，引导交通运输网络的优化，改善城市交通堵塞问题。最后，从复杂网络角度对交通运输的可靠性进行探究，以提升网络运行的安全性。当然，除上述研究方向外，随着人类经济社会的发展，必然会产生新的问题与新的研究方向。
参考文献
[1]吕文红,王国娟,王鹏飞.基于复杂网络的交通运输网络可靠性研究进展[J].科学技术与工程,2019,19(24):26-33.
[2]王丽娟.交通运输网络复杂性及其相关问题的研究[J].科学技术创新,2017(21):188-189.
[3]岳丽艳.交通运输网络的复杂性研究[J].黑龙江科技信息,2017(02):280.
[4]孙宝鹏.交通运输网络的复杂性研究[J].黑龙江科技信息,2016(06):226.
[5]高自友,吴建军,毛保华,黄海军.交通运输网络复杂性及其相关问题的研究[J].交通运输系统工程与信息,2005(02):79-84.
论文作者:王雯萱
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签：网络论文; 复杂性论文; 交通运输论文; 交通论文; 特征论文; 城市论文; 拓扑论文; 《工程管理前沿》2020年3期论文;