基于复杂网络理论的城市多层交通网络建模、分析与优化

With the acceleration of urbanization process in our country, there is a substantial increase of residents' mobility demand. The layout of urban functions, transport facilities, mode split are rapidly changing. Transportation networks are connected more closely. In this critical period of rapid development of urban transportation systems, only with the competition and cooperation between transportation networks being fully considered, and travel demand information being updated in time can transportation resources be properly distributed and the healthy and sustainable development of urban transportation systems be guaranteed. Based on complex network theory, the project will study the modeling, analysis and optimization of multi-layer urban transportation networks. The main contents include: the modeling of multi-layer urban transportation networks, the prediction of time-variant travel demand, the analysis of topology and dynamics of multi-layer urban transportation networks and the optimization of multi-layer urban transportation networks. In order to model multi-layer urban transportation networks and analyze their topological and dynamical characteristics, the project intends to properly integrate the methodologies in the fields of complex network, human dynamics and traffic engineering. Employing supply-demand bipartite networks, this project aims to build an efficient and intuitive optimization model for multi-layer urban transportation networks, thus developing the empirical study and analysis of multi-layer networks and offering theoretical foundation for building efficient, convenient and reliable urban transportation systems.

随着我国城市化进程的加快，居民出行需求大幅提高，城市功能布局、交通设施、交通方式结构日新月异，各类交通网络衔接更加紧密。只有充分考虑交通网络之间的竞争、合作关系，及时更新交通需求信息，才能在这个城市交通系统快速发展的关键时期，合理配置交通资源，保障城市交通系统的健康、可持续发展。基于复杂网络理论，本项目研究城市多层交通网络的建模、分析与优化方法，主要研究内容包括：城市多层交通网络建模、时变交通需求估计、城市多层交通网络的拓扑结构与动力学分析、城市多层交通网络优化。本项目拟将复杂网络、人类动力学、交通工程领域中的研究方法恰当结合，建立城市多层交通网络模型，分析其拓扑结构与动力学特性，通过构建供需二分网络，建立高效、直观的城市多层交通网络优化模型，以期推进多层网络实证分析研究的发展，为建设高效、便捷、可靠的城市综合交通系统奠定理论基础。

近年来，我国很多大城市的人口快速增长，城市交通压力不断增大，对各类交通网络的系统分析与优化，已成为当前缓解交通拥堵、减少交通异常和增强智能化交通管理的重中之重。项目对城市多层交通网络的建模、拓扑结构、动力学和优化理论与方法进行了全面的研究。.在城市多层交通网络建模方面，研究团队以深圳市为研究背景城市，利用深圳市道路、地铁与公交线网的地理信息数据，构建了高精度的城市多层交通网络模型；完善了交通网络的属性信息；采用二分网络的思想构建了车辆信息共享网络模型。.在交通需求估计方面，研究团队编写了基于手机数据的交通需求估计算法，研究了一种考虑数据采样不均匀性的城市人群分布感知方法；研究了地铁网络和公交网络的交通需求估计与预测算法；提出了多种数据驱动的交通方式划分模型；建立了基于多元交通大数据融合的动态交通需求估计模型。.在多层交通网络拓扑结构与动力学分析方面，研究团队分析了各类交通网络的拓扑结构特性；研究了城市公交网络运行的演化过程，分析网络中的关键瓶颈路段；研究城市多层交通网络的耦合特性；分析多层交通网络上人群移动的动态推演建模方法，建立人群聚集预测与预警模型。.在城市多层交通网络的优化方法方面，研究团队基于多元交通数据研究了城市交通网络拓扑结构的优化方法；建立了缓解地铁拥挤的混合路径诱导模型，建立了缓解道路交通拥堵的路径诱导模型；研究了大数据驱动的交通信号配时优化模型；开发了基于多种数据源的城市异常交通状态监测方法。