中国城市客运交通网络的研究

论文摘要

人们发现,几乎所有的复杂系统都具有网络的结构,复杂网络的研究已成为当前科学前沿的一个研究热点。这种研究方法把复杂系统简化为节点以及连结节点的边的集合。节点代表系统的基本单元,边代表节点之间的相互作用,每个节点和每条边都可以加上称为“权”的不同的说明。实际系统基本单元及其互相作用关系都是多种类且非常错综复杂的,一般很难找出所有种类都遵循的普适规律。我们总是希望找出某一类系统的实证统计性质共性,然后建立网络演化模型,阐释其内在的动力学机制。随着社会经济的日益发展,各种交通网络对于人类活动的重要性不言而喻,因此,引起国内外众多学者进行研究。据我们所知,人们仅是单一地去研究公路网、航空网以及铁路网。然而人们出行通常换乘不同的交通工具,实际上交通网络是一个复合的网络,因此有必要去研究复合交通网络的实证性质。长江三角洲地区是我国经济发展水平最高、外向型经济最活跃、城市化水平最高的地区之一,在全国经济社会发展中占有重要战略地位,但是相对落后的区域综合交通已成为阻碍长江三角洲地区经济一体化快速发展的重要因素。本论文从复杂网络的角度,对中国长江三角洲地区公路、铁路、航空、水运四种单一客运交通网构成的客运交通复合网进行了实证研究,针对客运交通网络我们提出了两个新的统计参量:“缺完全度”和“方便性”。我们尝试提出一个简单的交通网络演化模型。根据中国长三角地区城市2004年的GDP和人口,利用重力模型预测两个城市之间的客流量,再考虑在总的客流量里,不同工资段的人选择不同交通工具的概率,估计两城市之间不同交通工具的客流量,然后提出一个节点数固定,边数增加的交通演化模型,其中加边的概率既考虑两个城市之间该种交通工具的客流量,还有两个城市的点权（定义为GDP和人口的乘积）,模型模拟的统计性质与长三角客运网的实证结果基本符合。由于中国长江三角洲地区交通网络的规模较小,网络统计性质可能很大程度上受区域面积和地理因素的影响。在此基础上研究了中国大陆公路、铁路、航空客运网及其复合客运网。在无权和加权的情况下对网络的一些主要统计性质进行了实证研究与分析。网络的度分布、边权分布和点强度分布都可以统一为SPL分布,只是参数α不同。公路、铁路、复合交通客运网络的近邻度相关性在无权情况下,当度小于一定值时,表现出正相关性,当度大于一定值时,表现出负相关性;而在加权情况下,未表现出相关性。航空客运网络在加权和无权情况下的近邻度相关性都表现出负相关性。对于公路、铁路、复合交通客运网络的集群系数与度的关系,在无权情况下可以近似表示为C（k）～k-1,而在加权情况下,加权集群系数CHw（k）在所有的度值k上变化不大。而航空客运网络在加权和无权情况下的集群系数与度的关系,都可以近似表示为C（k）～k-1和CHw（k）～k-1。这些结果与其他地区存在不同,这是由中国城市客运网络自身的规模和特点所决定的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 参考文献
• 2 复杂网络理论
• 2.1 一些统计性质
• 2.2 复杂网络的一些模型
• 参考文献
• 3 中国长三角地区客运交通网模型
• 3.1 简介
• 3.2 实证统计性质
• 3.3 交通模型的建立
• 3.4 数值模拟结果
• 3.5 小结
• 参考文献
• 4 中国城市客运交通网的实证研究
• 4.1 简介
• 4.2 实证统计结果
• 4.3 小结
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢