摘 要：交通運輸對保證國民經(jīng)濟持續(xù)健康快速發(fā)展起著重要的促進作用，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎，人類活動的基本構件之一。然而隨著城市化進程的推進，城市道路阻塞已經(jīng)成為常見現(xiàn)象，嚴重影響了城市經(jīng)濟建設和運行效率。本文則基于網(wǎng)絡復雜性理論方面分析交通網(wǎng)絡阻塞傳播特性，并給予相關合理消除交通擁堵方案，以供參考。

關鍵詞：網(wǎng)絡復雜性；交通網(wǎng)絡阻塞；傳播特性；拓撲

1 城市交通復雜性與網(wǎng)絡疾病相關概述

交通網(wǎng)絡是由道路物理網(wǎng)絡與交通需求網(wǎng)絡結合而成的，是一個典型的點邊構成的網(wǎng)絡。交通網(wǎng)絡構架以道路抽象為連線，節(jié)點為道路交叉口抽象及大量的點和邊。

城市公交網(wǎng)絡。城市建設中直接關系到環(huán)境保護、方便市民通行及城市經(jīng)濟的發(fā)展等方面則是城市公交網(wǎng)絡，其效率影響城市的功能的發(fā)揮和是市民的生活。由于城市公交系統(tǒng)是一個復雜巨系統(tǒng)，所以，對城市交通網(wǎng)絡效率等問題可以依靠復雜網(wǎng)絡的相關理論來加以改善。一些國外研究家對近20個城市交通運輸網(wǎng)絡的拓撲結構特性進行分析，從中得知，服從指數(shù)分布和服從冪率分布是其主要度分布。我國研究者發(fā)現(xiàn)北京市交通網(wǎng)絡屬于典型的復雜網(wǎng)絡特性，也具備網(wǎng)絡上的冪律特性。

城市道路網(wǎng)絡。城市的骨架和社會經(jīng)濟學的載體是城市道路網(wǎng)絡，也是維持城市交通正常運行的基礎。作為城市中的核心地位，它的運行效率起著重要的作用。相關研究者拓撲分析了多數(shù)道路交通網(wǎng)絡后發(fā)現(xiàn)它們的網(wǎng)絡都是無標度網(wǎng)絡且表現(xiàn)出小世界特性。目前復雜網(wǎng)絡理論在城市交通網(wǎng)絡中主要存在以下問題：①網(wǎng)絡結構穩(wěn)定性；②網(wǎng)絡動力學；③網(wǎng)絡的演化機制；④網(wǎng)絡的演化性質(zhì)；⑤網(wǎng)絡實證；

復雜網(wǎng)絡與網(wǎng)絡疾病。隨著計算技數(shù)據(jù)處理的蓬勃發(fā)展，大量真實網(wǎng)絡且不同于常態(tài)規(guī)則的網(wǎng)絡逐漸被科學家們挖掘到，因此也出現(xiàn)了類似“復雜網(wǎng)絡”的相關概念。按照拓撲結構可將復雜網(wǎng)絡分為完全規(guī)則網(wǎng)絡、完全隨機網(wǎng)絡、小世界網(wǎng)絡、無標度網(wǎng)絡四種形式。從目前研究結果得知，比較少見的是小世界網(wǎng)絡和無標度網(wǎng)絡特性，如果也少量的研究幾乎也集中在地鐵網(wǎng)絡和鐵路方面。因此，為了詳細闡明交通網(wǎng)絡中的阻塞傳播情況，應構建一個全新的傳播模型，因原有的傳播模型SIS（Sptible-Infected·Susceptible）不夠合理的假設從而不能在交通網(wǎng)絡中應用。全新的傳播模型被稱為SIAS（Susceptible—Infected-Adjustive-Susceptibl）。疾病傳播數(shù)學模型可分析感染人數(shù)的變化規(guī)律和描述傳染病的傳播過程，以此來預防傳染病高峰期的來臨。網(wǎng)絡的拓撲結構會影響疾病的傳播，如果利用SIS模型在完全網(wǎng)絡中將會存在一個傳播閾值，一旦恢復系數(shù)小于疾病的傳播系數(shù)，所有個體都會被疾病傳染。閾值在隨機網(wǎng)絡、網(wǎng)格模型等其他網(wǎng)絡中表現(xiàn)是不同的，而它不存在于無標度網(wǎng)絡。所以，充分考慮疾病本身的傳播特性和網(wǎng)絡拓撲結果是建立傳播模型的基礎。

2 基于網(wǎng)絡復雜性理論的交通網(wǎng)絡阻塞傳播特性

2.1 交通網(wǎng)絡拓撲

⑴路徑長度分布。網(wǎng)絡路徑長度分布可以用來描述城市交通網(wǎng)絡的網(wǎng)絡規(guī)劃特點。經(jīng)事先規(guī)劃的城市路徑長度分布則呈現(xiàn)出多峰分布。路徑長度分布計算公式為：p（I）=m（l）ll（1.1）其中計算長度介于l-50m和l+50m之間了路段的數(shù)量是“m（l）”，l為網(wǎng)絡中邊的總數(shù)。計算網(wǎng)絡模型的路徑長度分為可根據(jù)公式1.1.，大多數(shù)交通網(wǎng)絡的路徑長度分布呈現(xiàn)單峰分布且具有組織特性的城市交通網(wǎng)絡。⑵點邊比例。說明一個網(wǎng)絡模型所屬類型可通過計算網(wǎng)絡中點邊比列來得知，點邊比列在不同網(wǎng)絡模型中都不同，一般情況下E≤3，隨機網(wǎng)絡的點邊比列值為E> ，點邊比列計算公式為：E=N/M，N和M分別表示道路數(shù)目和道路交叉口數(shù)目。⑶度分布。某個交通路口相連接可利用交通網(wǎng)絡中的節(jié)點，度值越大表示與其直接相連接的路段數(shù)目越多，此交通路口成為重要交通樞紐的可能性就越大。⑷特征路徑長度。反映出一個交通網(wǎng)絡有多小可通過特征路徑長度，對于網(wǎng)絡規(guī)模為1974個節(jié)點的網(wǎng)絡來說這樣的特征路徑長度很短，也間接的說明小世界是該交通網(wǎng)絡模型的主要特性。

2.2 阻塞傳播特性

⑴交通網(wǎng)絡中的SIAS模型。如果在無標度的復雜網(wǎng)絡結構中進行假設，如每個節(jié)點代表一條路段或節(jié)點間的連線代表相互直接連通的兩條路段。可將網(wǎng)絡中節(jié)點的狀態(tài)分為易阻類（S類）、阻塞類（I類）和調(diào)整類（A類）三種，S類節(jié)點無阻塞現(xiàn)象，如果與阻塞節(jié)點相連，發(fā)生阻塞的可能性會大幅度上升。I類屬于已經(jīng)出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象且準備將阻塞傳播給S類節(jié)點，增加其阻塞能力。A類節(jié)點屬于被從網(wǎng)絡中孤立出來的單獨措施，因而不會引發(fā)其他節(jié)點的阻塞。疏導工作經(jīng)過一段可變的時間后可完成，車輛也恢復正常運行，此時節(jié)點會重新回到網(wǎng)絡中成為S類節(jié)點。

阻塞傳播時間可通過SIAS模式分為前后兩個階段：首先是預相應時期，在某一節(jié)點上是出現(xiàn)阻塞的初始地方，阻塞現(xiàn)象經(jīng)過一段時間后在網(wǎng)絡中通過相鄰的節(jié)點自由傳播開來，而針對上述現(xiàn)象系統(tǒng)也沒及時的檢測作用。其次是響應時期；若干個阻塞點經(jīng)過一段時間后被系統(tǒng)檢測，這是應立即啟動控制措施，防止阻塞節(jié)點不斷傳播或往惡化方面發(fā)展。描述每一次的阻塞現(xiàn)象可運用相應的系數(shù)，某系數(shù)節(jié)被技傳播、被發(fā)現(xiàn)，都可以用其他節(jié)點系數(shù)來消除阻塞現(xiàn)象。

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