论文正文：

1复杂网络理论的发展和现状
　　1.1复杂网络理论的历史与发展
　　早在18世纪中期，而立之年的天才数学家欧拉创作了他最著名的论文——《哥尼斯堡的七座桥》，开创了网络研究的先河。从此数学中又多了一个新的学科——图论与几何拓扑，这也标志着数学研究进入了一个崭新的时代，而欧拉也被誉为图论之父。
　　在1969年前后，数学家在原有的图论基础上相处了一种全新的网络构造方法。在这种方法下，两个节点之间的连边变成了一个根据概率来决定的问题，根据这一理论，索洛莫诺夫等数学家建立起了另一个里程碑意义的复杂网络模型——ER随机网络基本模型。随着时代的不断发展，人们对于复杂网络理论的认识也越来越丰富，开始向更多的方面探索。在20世纪末至21世纪初的几十年间，数学家们采用了更多实验的手段来对复杂网络理论进行研究。在不断地试验中研究人员发现，现实生活中的网络虽然与规则网络和随机网络都有一定的联系，但却呈现出一种两者不具有的特征性的网络。就好像你发现身边很多朋友的朋友又恰好是你的朋友，这样就属于一种特征性的网络。根据这一理论，美国数学家沃特斯教授于1998年提出了有关小世界网络模型的理论，这一理论实现了规则网络向小世界网络的过度。在进一步的实验探索中，发现小世界网络在众多领域都是存在的，比如在细胞中就有小世界理论的体现和分布等。
　　1.2复杂网络的交通网络应用研究现状
　　随着当今社会的不断发展，人们生活水平不断提高，交通已经成为了越来越多的人关注的问题，而交通网络系统也越来越复杂和庞大。有关交通网络的建设和管理需要复杂网络的相关方法，也就是说复杂网络是一个研究交通网络的工具，这为复杂网络的进一步研究打下了坚实的基础。有关复杂网络的研究最早源于欧洲，我国在这方面的研究起步较晚，但随着我国经济的飞速发展，有关复杂网络的研究已经得到了越来越多的重视。而城市交通网络作为交通系统的重要部分，其相关理论越来越丰富、发展也越来越迅速。
　　交通网络是一个复杂的、综合性的网络，需要与其它很多学科产生交集，在使用复杂网络研究城市交通网络方面需要考虑到地理、生态、人文等多方面的因素。交通网络的研究初期，一些学者根据地理分布的相关内容，并结合地理学的相关方法发现了早期城市交通网络存在分形结构和自发性等方便的特点。随着复杂网络的应用，结合前人的研究成果，如今的研究人员开始从更本质的方面来研究城市交通网络，通过对偶法和原始法两种研究方法，开始对城市街道节点分布、街道是否有交叉关系等方面来对城市交通网络进行研究，从而获得了更全面、准确、系统的数据。

2城市交通网络研究现状
　　城市交通系统是一个复杂的开放性系统，这个系统主要是由管理系统、道路系统以及流量系统3个部分组成。城市交通网络有城市道路上的各个交叉路口以及街道组成，在这里，每个交叉路口相当于一个节点，而每条街道则相当于边，通过这样的类比将城市的交通变成了一个复杂加权网络。
　　下面两幅图分别是上海和北京的城市交通系统结构图。现在，复杂网络在城市交通的应用已经受到了广泛的关注，通过类比的方法将城市交通变成抽象的复杂网络，对其进行更精确的分析和研究已经成为了一个新课题。
　　由于城市交通系统有众多的因素存在，因此构成了一个庞大的城市交通系统。而复杂网络是研究复杂系统的一个主要研究手段，因此将复杂网络应用在城市交通网络上能够让两者之间形成互补，让复杂性网络的优势能够充分发挥，这样就成为了复杂网络在城市交通网络应用上的一个主要原因。在国外很多科学家通过复杂网络与其它网络系统的结合进行了长时间的研究，并取得了多方面的突破，但在城市交通方面还很少有人进行研究。

3未来研究主题
　　虽然城市网络简化了城市交通网络很多方面，并且为城市的管理和建设带来了很大的方便。如今城市的不断发展和扩充，城市交通网络也变得越来越复杂，需要掌握的知识和技术越来越多。因此，在交通的网络复杂性的问题上要注意对结构、时空、流量等多方面的变化，随着复杂网络在城市交通网络上的不断发展和改进，城市交通网络会越来越完善和进步，研究的重点也会做出相应的调整。在笔者看来，今后的研究主题可能主要围绕在以下几个方面。
　　3.1城市交通网络中Hub点的确定
　　早先的城市交通网络中对于城市安全方面没有足够的重视，但经过美国“911事件”之后，国家和城市安全已经引起了人们的高度重视。利用复杂网络的一些技术在恐怖袭击之前进行及时的预防和保护成为了城市交通网络中的重要部分。
　　要从事这方面的研究和探索首先要在网络中寻找Hub点，也即是关键地点。这些地点是城市交通网络操作中的难点，也是进行城市交通安全的前提条件。对城市交通中Hub点的确定能够有效地预防恐怖袭击的发生，同时也能够为网络交通设计提供足够的便利。在Hub点的确定方面的研究我国已经有了一定的成绩，接下来需要让Hub点和城市交通网络更加明确和平衡，使Hub点的确定更加准确。
　　3.2平衡城市交通网络时空分布
　　城市交通网络的另一个难点在于时空分布的变化。由于城市处于不断的变化当中，因此城市交通网络在时间和空间上都存在很大的变化，而现如今的城市交通网络必须要及时准确地记录下这些变化，这样才能够及时、有效地反应城市的情况。此外，根据及时、准确的城市交通网络，可以对城市未来的发展进行准确的规划，为城市未来规划提供了充足的依据和参考。通过这样让未来城市交通在时空分布上更加合理。
　　3.3有效预防交通堵塞
　　随着城市车辆的不断增多，城市中交通堵塞的现象越来越严重，而交通堵塞会为城市的居民出行造成很多不便，不仅大大降低了道路的运输效率，更有可能对人身和车辆安全造成危害。因此如何有效地预防交通堵塞已经成为了城市交通网络的一个首要问题。
　　城市交通堵塞的产生主要是由3个方面造成的：①暂时路障，由于城市的道路需要定期的进行护理和施工，因此会造成个别路段不能通车，通过城市交通网络能够对相关路段的施工进行提前规划，这样就能有效地减少施工路段的拥堵现象；②永久能力瓶颈，这主要是由于道路的运输能力不足造成的，通过城市交通网络对这些地方进行及时客观的评估，并对其进行相应的拓宽等；③随机波动，随机波动主要受到一些不确定因素的影响，可能会在某一特定时间和特定地点出现拥堵的现象，通过城市交通网络能够对这些地点的拥堵情况作出及时反馈，这样能够让交通部门及时的采取应对措施。
　　3.4城市交通网络稳定性与可靠性
　　城市交通网络由于具有重要的价值，一旦出现混乱就会造成严重的后果，因此对可靠性和稳定性都有很高的要求。城市交通网络一旦出现失效的现象，就会给其它网络系统造成巨大的压力，最终会对整个城市网络造成破坏。所以，首先，在城市交通网络上要不断进行更新和检查，保证其稳定的运行；其次，要提前制定周全的方案，一旦出现城市交通网络混乱的情况能够迅速进行补救，让损失降到最低。

4结语
　　21世纪是一个信息爆炸的世纪，只有复杂性的学科才能够全面快速地发展，而城市交通网络结构在新世纪的发展也一定要与时俱进，充分地融合其它学科的相关内容，在理论上要做到对城市交通网络进行更全面和深入的探索。更好地提高城市交通的承载能力，让交通资源的利用达到最大化，让我国的城市化建设更加的合理、有效，也能够进一步促进城市的发展。

参考文献：
　　[1]王云琴.基于复杂网络理论的城市轨道交通网络连通可靠性研究[D].北京：北京交通大学，2008.
　　[2]许峰，毛钒，秦臻.复杂网络特征量度及典型网络模型分析[J].发表于  通信技术，2010（9）.
　　[3]高自友，吴建军，毛保华，等.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（2）.