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复杂交通运输网络上的拥挤与效率问题研究

肖尧 郑建风

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复杂交通运输网络上的拥挤与效率问题研究

肖尧, 郑建风

Congestion and efficiency in complex traffic and transportation networks

Xiao Yao, Zheng Jian-Feng
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  • 本文研究复杂交通运输网络上的拥挤与效率问题. 在无标度网络、随机网络以及小世界网络等不同拓扑结构中, 探讨了不同的能力分配方式和不同的OD (Origin-Destination) 交通需求分布对网络拥挤度和效率的影响. 随着平均交通需求的增加, 分析无标度网络、随机网络以及小世界网络从自由流状态到交通拥堵状态的变化规律. 为便于比较, 本文侧重研究网络拥挤度的倒数, 并将其定义为通畅度. 研究发现网络中的通畅度与效率之间存在线性相关关系, 并且不同网络中的线性比例系数 (或斜率)是不同的, 从而体现了不同网络具有不同的运输性能.
    This paper investigates the congestion and efficiency in complex traffic and transportation networks. Effects of different distributions of capacity and origin-destination traffic demand on the degree of congestion and efficiency are explored in different network topologies including scale-free networks, random networks and small-world networks. According to the increase of average traffic demand, the transition from free flow state to congested state is analyzed. For easy comparison, we discuss the reciprocal of the congestion degree, which is defined as the network unobstructedness. A linear relation between the degree of unobstructedness and efficiency in different networks is uncovered, and the linear proportional coefficients are different in scale-free networks, random networks and small-world networks. These coefficients can also be used to describe the different transport performance in different networks.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB725400)和国家自然科学基金(批准号: 71131001, 71222101)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research of China (Grant No. 2012CB725400), and the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 71131001, 71222101).
    [1]

    Albert R, Barabási A L 2002 Rev. Mod. Phys. 74 47

    [2]

    Watts D J, Strogatz S H 1998 Nature 393 440

    [3]

    Barabási A L, Albert R 1999 Science 286 509

    [4]

    Latora V, Marchiori M 2002 Physica A 314 109

    [5]

    Wu J J, Gao Z Y, Sun H J, Huang H J 2004 Mod. Phys. Lett. B 18 1043

    [6]

    Amaral L A N, Scala A, Barthelemy M, Stanley H E 2000 Proc. Natl. Acad. Sci. 97 11149

    [7]

    Chi L P, Wang R, Su H, Xu X P, Zhao J S, Li W, Cai X 2003 Chin. Phys. Lett. 20 1393

    [8]

    Liu H K, Zhou T 2007 Acta Phys. Sin. 56 106 (in Chinese) [刘宏鲲, 周涛 2007 物理学报 56 106]

    [9]

    Hu Y, Zhu D 2009 Physica A 388 2061

    [10]

    Echenique P, Gomez-Gardenes J, Moreno Y 2004 Phys. Rev. E 70 056105

    [11]

    Wang W X, Wang B H, Yin C Y, Xie Y B, Zhou T 2006 Phys. Rev. E 73 026111

    [12]

    Yan G, Zhou T, Hu B, Fu Z Q, Wan B H 2006 Phys. Rev. E 73 046108

    [13]

    Wang D, Yu H, Jing Y W, Jiang N, Zhang S Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 6802 (in Chinese) [王丹, 于灏, 井元伟, 姜囡, 张嗣瀛 2009 物理学报 58 6802]

    [14]

    Wu J J, Gao Z Y, Sun H J, Huang H J 2006 Europhys. Lett. 74 560

    [15]

    Wu J J, Gao Z Y, Sun H J 2008 Physica A 387 1025

    [16]

    Wu J J, Gao Z Y, Sun H J 2008 Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology 4 69 (in Chinese) [吴建军, 高自友, 孙会君 2008 交通运输系统工程与信息 4 69]

    [17]

    Zhao X M, Gao Z Y 2007 Phys. lett. 24 283

    [18]

    O’Kelly M E, Bryan D L 1998 Transp. Res. B 32 605

    [19]

    Alumur S A, Kara B Y 2008 Euro. J. Oper. Res. 190 1

    [20]

    Sheffi Y 1985 Urban Transportation Networks: Equilibrium Analysis with Mathematical Programming Methods (Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey)

    [21]

    Wardrop J G 1952 Proceedings of the Institute of Civil Engineers Part II 1 325

    [22]

    Beckmann M, Mcguire C B, Winsten C B 1956 Studies in the Economics of Transportation (New Haven: Yale University Press) p325

    [23]

    Kim T J 1990 Advanced Transport and Spatial Systems Model (New York: Springer Verlag)

    [24]

    Latora V, Marchiori M 2001 Phys. Rev. Lett. 87 198701

  • [1]

    Albert R, Barabási A L 2002 Rev. Mod. Phys. 74 47

    [2]

    Watts D J, Strogatz S H 1998 Nature 393 440

    [3]

    Barabási A L, Albert R 1999 Science 286 509

    [4]

    Latora V, Marchiori M 2002 Physica A 314 109

    [5]

    Wu J J, Gao Z Y, Sun H J, Huang H J 2004 Mod. Phys. Lett. B 18 1043

    [6]

    Amaral L A N, Scala A, Barthelemy M, Stanley H E 2000 Proc. Natl. Acad. Sci. 97 11149

    [7]

    Chi L P, Wang R, Su H, Xu X P, Zhao J S, Li W, Cai X 2003 Chin. Phys. Lett. 20 1393

    [8]

    Liu H K, Zhou T 2007 Acta Phys. Sin. 56 106 (in Chinese) [刘宏鲲, 周涛 2007 物理学报 56 106]

    [9]

    Hu Y, Zhu D 2009 Physica A 388 2061

    [10]

    Echenique P, Gomez-Gardenes J, Moreno Y 2004 Phys. Rev. E 70 056105

    [11]

    Wang W X, Wang B H, Yin C Y, Xie Y B, Zhou T 2006 Phys. Rev. E 73 026111

    [12]

    Yan G, Zhou T, Hu B, Fu Z Q, Wan B H 2006 Phys. Rev. E 73 046108

    [13]

    Wang D, Yu H, Jing Y W, Jiang N, Zhang S Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 6802 (in Chinese) [王丹, 于灏, 井元伟, 姜囡, 张嗣瀛 2009 物理学报 58 6802]

    [14]

    Wu J J, Gao Z Y, Sun H J, Huang H J 2006 Europhys. Lett. 74 560

    [15]

    Wu J J, Gao Z Y, Sun H J 2008 Physica A 387 1025

    [16]

    Wu J J, Gao Z Y, Sun H J 2008 Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology 4 69 (in Chinese) [吴建军, 高自友, 孙会君 2008 交通运输系统工程与信息 4 69]

    [17]

    Zhao X M, Gao Z Y 2007 Phys. lett. 24 283

    [18]

    O’Kelly M E, Bryan D L 1998 Transp. Res. B 32 605

    [19]

    Alumur S A, Kara B Y 2008 Euro. J. Oper. Res. 190 1

    [20]

    Sheffi Y 1985 Urban Transportation Networks: Equilibrium Analysis with Mathematical Programming Methods (Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey)

    [21]

    Wardrop J G 1952 Proceedings of the Institute of Civil Engineers Part II 1 325

    [22]

    Beckmann M, Mcguire C B, Winsten C B 1956 Studies in the Economics of Transportation (New Haven: Yale University Press) p325

    [23]

    Kim T J 1990 Advanced Transport and Spatial Systems Model (New York: Springer Verlag)

    [24]

    Latora V, Marchiori M 2001 Phys. Rev. Lett. 87 198701

  • [1] 李倩文, 李莹, 张荣, 卢灿灿, 白龙. 线性与非线性传热过程的Curzon-Ahlborn热机在任意功率时的效率. 物理学报, 2017, 66(13): 130502. doi: 10.7498/aps.66.130502
    [2] 郑世燕. 以广义Redlich-Kwong气体为工质的不可逆回热式斯特林热机循环输出功率和效率. 物理学报, 2014, 63(17): 170508. doi: 10.7498/aps.63.170508
    [3] 李雨珊, 吕翎, 刘烨, 刘硕, 闫兵兵, 常欢, 周佳楠. 复杂网络时空混沌同步的Backstepping设计. 物理学报, 2013, 62(2): 020513. doi: 10.7498/aps.62.020513
    [4] 丁益民, 杨昌平. 考虑人类流动行为的动态复杂网络研究. 物理学报, 2012, 61(23): 238901. doi: 10.7498/aps.61.238901
    [5] 吕天阳, 谢文艳, 郑纬民, 朴秀峰. 加权复杂网络社团的评价指标及其发现算法分析. 物理学报, 2012, 61(21): 210511. doi: 10.7498/aps.61.210511
    [6] 郝崇清, 王江, 邓斌, 魏熙乐. 基于稀疏贝叶斯学习的复杂网络拓扑估计. 物理学报, 2012, 61(14): 148901. doi: 10.7498/aps.61.148901
    [7] 吕翎, 柳爽, 张新, 朱佳博, 沈娜, 商锦玉. 节点结构互异的复杂网络的时空混沌反同步. 物理学报, 2012, 61(9): 090504. doi: 10.7498/aps.61.090504
    [8] 刘刚, 李永树. 基于引力约束的复杂网络拥塞问题研究. 物理学报, 2012, 61(10): 108901. doi: 10.7498/aps.61.108901
    [9] 周漩, 张凤鸣, 李克武, 惠晓滨, 吴虎胜. 利用重要度评价矩阵确定复杂网络关键节点. 物理学报, 2012, 61(5): 050201. doi: 10.7498/aps.61.050201
    [10] 李飞, 肖刘, 刘濮鲲, 袁广江, 易红霞, 万晓声. 行波管中多级降压收集极效率评估的研究. 物理学报, 2012, 61(10): 102901. doi: 10.7498/aps.61.102901
    [11] 周漩, 张凤鸣, 周卫平, 邹伟, 杨帆. 利用节点效率评估复杂网络功能鲁棒性. 物理学报, 2012, 61(19): 190201. doi: 10.7498/aps.61.190201
    [12] 崔爱香, 傅彦, 尚明生, 陈端兵, 周涛. 复杂网络局部结构的涌现:共同邻居驱动网络演化. 物理学报, 2011, 60(3): 038901. doi: 10.7498/aps.60.038901
    [13] 田柳, 狄增如, 姚虹. 权重分布对加权网络效率的影响. 物理学报, 2011, 60(2): 028901. doi: 10.7498/aps.60.028901
    [14] 陈华良, 刘忠信, 陈增强, 袁著祉. 复杂网络的一种加权路由策略研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6068-6073. doi: 10.7498/aps.58.6068
    [15] 李涛, 裴文江, 王少平. 无标度复杂网络负载传输优化策略. 物理学报, 2009, 58(9): 5903-5910. doi: 10.7498/aps.58.5903
    [16] 吕翎, 张超. 一类节点结构互异的复杂网络的混沌同步. 物理学报, 2009, 58(3): 1462-1466. doi: 10.7498/aps.58.1462
    [17] 王丹, 于灏, 井元伟, 姜囡, 张嗣瀛. 基于感知流量算法的复杂网络拥塞问题研究. 物理学报, 2009, 58(10): 6802-6808. doi: 10.7498/aps.58.6802
    [18] 许 丹, 李 翔, 汪小帆. 复杂网络病毒传播的局域控制研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1313-1317. doi: 10.7498/aps.56.1313
    [19] 李 季, 汪秉宏, 蒋品群, 周 涛, 王文旭. 节点数加速增长的复杂网络生长模型. 物理学报, 2006, 55(8): 4051-4057. doi: 10.7498/aps.55.4051
    [20] 陈宝振, 黄祖洽. 飞秒强激光在充气毛细管中产生三次谐波的效率. 物理学报, 2005, 54(1): 113-116. doi: 10.7498/aps.54.113
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-20
  • 修回日期:  2013-05-13
  • 刊出日期:  2013-09-05

复杂交通运输网络上的拥挤与效率问题研究

  • 1. 北京交通大学交通运输学院, 北京 100044;
  • 2. 北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室, 北京 100044
    基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB725400)和国家自然科学基金(批准号: 71131001, 71222101)资助的课题.

摘要: 本文研究复杂交通运输网络上的拥挤与效率问题. 在无标度网络、随机网络以及小世界网络等不同拓扑结构中, 探讨了不同的能力分配方式和不同的OD (Origin-Destination) 交通需求分布对网络拥挤度和效率的影响. 随着平均交通需求的增加, 分析无标度网络、随机网络以及小世界网络从自由流状态到交通拥堵状态的变化规律. 为便于比较, 本文侧重研究网络拥挤度的倒数, 并将其定义为通畅度. 研究发现网络中的通畅度与效率之间存在线性相关关系, 并且不同网络中的线性比例系数 (或斜率)是不同的, 从而体现了不同网络具有不同的运输性能.

English Abstract

参考文献 (24)

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