Scaling laws in the spatial structure of urban road networks
德国20个最大城市的城市道路网络已根据详细的数据库进行了分析，该数据库提供了地理位置以及网络规模高达37，000个节点和87，000个链接的旅行时间。由于人类驾驶员识别的是行驶时间而不是距离，因此较快的道路似乎比较慢的道路“短”。所得到的度量空间具有有效维度d>2，这是道路速度的异质性的重要度量。我们发现，交通强烈集中在只有一小部分的道路。道路上的车流分布服从幂律，表明道路具有明显的等级秩序。研究道路包围区域的细胞结构，细胞大小的分布也是尺度不变的。
2006-03-30 physics.soc-ph
Network Analysis of Urban Traffic with Big Bus Data
城市交通分析对于交通预测系统、城市规划以及最近的各种移动和网络应用至关重要。本文用网络方法和统计方法对城市交通进行了分析。我们的分析是基于一个大型巴士数据集，其中包含赫尔辛基4500万辆巴士到达样本。我们主要解决以下问题：1.我们怎样才能确定造成城市中大部分交通的区域？2.为什么会有城市交通？公共汽车交通是城市交通的主要原因吗？3.我们如何改善城市交通系统？为了回答这些问题，首先，介数是用来确定最重要的领域，导致最多的流量。其次，我们发现，公交交通不是一个重要的原因，城市交通使用统计方法。我们区分了城市交通和城市公交交通。我们用公交延误作为城市交通的标识，公交车数量作为公交交通的标识。第三，提出了通过路网交通仿真改善城市交通的解决方案。研究表明，在高峰时段增加公交车，并在火车站、地铁站、购物中心等热点区域提供更好的公交调度方案，将减少城市交通。
2016-06-21 cs.SI physics.soc-ph
Road Network Evolution in the Urban and Rural United States Since 1900
公路网是城市、城镇和村庄等人类住区的一个关键组成部分，可调节污染和拥堵以及经济发展。然而，人们对农村和城市道路网的长期发展轨迹知之甚少。我们利用新的空间数据源来重建和分析自1900年以来美国850多个城市和2,500多个县的道路网络。我们的分析揭示了城市内部和美国境内道路结构的显着变化。尽管这些网络的演变各不相同，但也有共同之处和明显的地理模式。这些结果在整个农村-城市连续体中持续存在，因此不仅仅是城市加速增长的产物。这些研究结果完善和扩展了现有的知识，并阐明了城市和农村规划政策的必要性，包括对新发展趋势的批判性评估。
2022-03-16 nlin.AO physics.soc-ph
Study of the Urban Road Networks of Le Mans
分析了法国勒芒市的城市道路网络。研究了网络的度分布、聚类系数、直径和特征路径长度等拓扑性质。这些结果表明，我们的网络是一个“小世界”网络，具有短的平均最短路径和大的聚类系数。在度分布中发现了与单次幂律分布不同的双次幂律分布，并给出了一种新的度分布函数。通过对该函数的分析，扩展了对自然界中广泛分布的双幂律分布的起源的理解。
2010-01-31 physics.soc-ph
Measuring urban road network resilience to extreme events: an application for urban floods
设计和维护有复原力的交通运输系统，有赖于在危机发生之前查明潜在的脆弱性和效率低下的情况。然而，鉴于运输网络的复杂性，以及系统可能出现故障的方式的多样性，评估异常现象影响的问题仍然缺乏分析工具和衡量标准。因此，本文的目的是提出一种方法，用于评估在危机期间的路段被禁用或无法使用的时间的道路网络的行为。提出的方法是围绕两个指标计算的道路网络和出行分布：网络连续性和效率的替代品。有了这些指标，我们评估，作为一个例子，在圣保罗州的中型巴西城市圣卡洛斯的案例研究中，各种洪水情景的本地和全球影响。我们的研究结果表明，行人运动的影响显着低于机动车辆在城市中的洪水，这可能是由于汽车导向的性质，最接近河流的途径，和最短的平均长度的行人行程。这些发现和指标为涉及其他城市和自然现象的进一步研究奠定了框架，以丰富对城市交通网络弹性的理解。
2020-05-25 physics.soc-ph
Understanding Road Usage Patterns in Urban Areas
在本文中，我们结合了最完整的日常流动记录，基于大规模的移动电话数据，详细的地理信息系统（GIS）数据，揭示了以前隐藏的模式，在城市道路使用。我们发现，每个路段的主要用途可以追溯到自己的-令人惊讶的是，很少-驱动程序的来源。基于这一发现，我们提出了一个网络的道路使用定义一个二分网络框架，表明在传统的方法，仅通过拓扑措施定义道路的重要性相比，一个路段的作用取决于两个：它的介数和它的程度在道路使用网络。此外，与基准方法相比，我们能够精确定位对主要交通流量有贡献的少数驾驶员来源，这使我们能够创建一种策略，从而显著减少整个道路系统的行驶时间。
2012-12-21 physics.data-an physics.soc-ph
Self-Healing Road Networks: A Self-Organized Management Strategy for Traffic Incidents in Urban Road Networks
提出了一种新的自组织交通管理策略，在交通灯控制的道路网络中的事件。在事故发生期间，它通过限制或跳过绿灯时间来调节流入已经拥堵的路段的流量。同时，剩余的绿灯时间用于自由转向。通过这种方式，驾驶员可以利用未使用的道路容量，并通过修改其最初选择的路线来绕过拥堵区域。因此，一旦所有受影响的交通流量沿着剩余的道路容量重新分配，网络就“自我修复”。驾驶员的路径选择是通过离散选择理论建模，并考虑在下一个可观察的交叉口的信号。为此，我们提出了一个面向事件的决策微观路径选择模型。随后，我们研究了四个不同的事件场景中的网格和真实大小的道路网络，并比较固定时间和交通依赖的交通灯控制与不采用自我修复策略。其结果是，自我修复策略占显着较低的车辆积累期间和之后的事件，因为它有效地对抗在受干扰的网络中的堵塞效应。
2018-11-30 physics.soc-ph
Urban road networks -- Spatial networks with universal geometric features? A case study on Germany's largest cities
城市道路网络具有独特的几何性质，部分地由其（准）二维结构决定。在这项工作中，我们研究这些属性的20个最大的德国城市。我们发现，所有检查的道路网络的小尺度几何形状是非常相似的。路段的对象大小分布和由此产生的蜂窝结构的特点是由沉重的尾巴。作为一个特定的功能，在所有网络中观察到很大程度的矩形，与链接角分布近似描述拉伸指数函数。我们提出了一个严格的统计分析的主要几何特征，并讨论它们之间的相互关系。我们的研究结果表明，在城市道路网络的时间演变的成本效益约束的根本重要性。
2011-02-17 cs.SI physics.data-an physics.soc-ph
Impact of Distributed Routing of Intelligent Vehicles on Urban Traffic
在城市道路上，研究了具有不同市场渗透率（MPR）的联网自动驾驶汽车（CAV）和拥塞水平的分布式动态路由的影响。多伦多市中心的网络进行了研究，在基于代理的交通仿真。CAV的MPR越高--特别是在高度拥挤的城市网络的情况下--平均速率越高，平均行驶时间越短，吞吐量越高。
2018-09-16 physics.soc-ph
Predictability of road traffic and congestion in urban areas
缓解城市道路交通拥堵对城市发展、减少能源消耗和空气污染至关重要，这取决于我们能否预见与驾驶员集体行为有关的道路使用和交通状况，这就提出了一个重要问题：城市地区的道路交通可预测程度如何？在这里，我们依靠安装在出租车上的GPS定位设备对日常车辆移动的精确记录，来揭示城市交通模式的潜在日常可预测性。使用从道路上的拥堵程度映射到一个时间序列的符号和测量其熵，我们发现一个相对较高的日常交通状况的可预测性，尽管没有任何先验知识的司机的起源和目的地和相当不同的出行模式之间的工作日和周末。此外，我们发现一个违反直觉的依赖性的可预测性的旅行速度：与中间平均旅行速度的路段是最难预测的。我们还探讨了恢复交通状况的一个不可访问的部分，从其相邻的部分有限的可观测性的可能性。尽管驾驶员行为的异质性以及其起点和目的地的可变性，但高度可预测的交通模式使得能够开发准确的预测模型，以最终设计出缓解城市道路拥堵的实用策略。
2014-07-04 physics.data-an physics.soc-ph
Elementary processes governing the evolution of road networks
城市化是一个基本现象，其数量特征仍然不足。我们在这里报告的经验分析的一个独特的数据集，近200年的道路网络的演变，在一个大面积位于米兰（意大利）。我们发现，城市化的特点是均匀的细胞形状，并通过稳定的整个时间的高中心性的道路构成的骨干城市结构，确认历史路径的重要性。我们定量地表明，网络的增长是由两个基本的过程：（一）“密集化”，相应的增加现有的城市中心周围的道路的局部密度和（二）“探索”，从而新的道路触发的空间演变的城市化的前线。这种简单的基本机制的经验识别表明存在一般的，简单的属性的城市化，并开辟了新的方向，其建模和定量描述。
2012-03-01 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph
Multi-Dimensional Geometric Complexity in Urban Transportation Systems
交通网络是了解城市系统复杂世界的窗口。因此，通过正确描述道路网络，我们可以更好地了解其涵盖的城市系统。这项研究提供了一个几何方法来捕捉城市道路网络的固有属性。它提供了一个强大的和有效的方法来定义和提取道路网络的三个相关指标：面积，线和点阈值，通过其网格等效的措施。通过将该方法应用于美国50个城市系统，我们成功地观察到东部与西部、沿海与内陆、古老与年轻城市之间的差异。此外，我们发现，许多社会经济特征以及城市系统内的出行模式与其相应的区域，线和点阈值直接相关。
2015-07-13 physics.soc-ph
Complementarity of generative models for road networks
了解道路网络的动态对城市科学和可持续长期规划的实际应用具有理论意义。各种生成模型来解释道路网络的增长已经在文献中介绍。在本文中，我们提出了一个系统的基准，这样的模型集成不同的范式（空间的相互作用，成本效益的妥协，生物网络的增长），专注于生成的网络措施的可行空间。我们发现不同模型之间的互补性很高。这证实了按照城市系统的综合办法，有必要采用多种城市模式。
2021-09-30 physics.soc-ph
A Network Percolation-based Contagion Model of Flood Propagation and Recession in Urban Road Networks
在这项研究中，我们提出了一个传染模型作为一个简单而强大的数学方法来预测的空间传播和时间演变的发病和衰退的洪水在城市道路网络。一个能够抵御洪水的城市道路网络对于提供公共服务和应急反应至关重要。城市路网中的洪水扩散是一个复杂的时空现象。本文提出了一个描述城市道路网洪水时空扩散和消退过程的数学传染模型。网络中洪水的演变可以基于三个宏观特征-洪水传播速率（$β$）、洪水孕育速率（$α$）和恢复速率（$μ$）-在一个类似于敏感-暴露（SEIR）模型的常微分方程系统中捕获。我们将洪水传染模型与网络渗流过程相结合，在网络渗流过程中，一个路段被洪水淹没的概率取决于附近路段被洪水淹没的程度。使用2017年哈维飓风期间哈里斯县道路洪水的高分辨率历史数据验证了该模型的应用。结果表明，该模型可以监测和预测随时间推移的浸水道路的分数。此外，所提出的模型可以实现$90\%$精度和召回率的水浸道路的空间分布在大多数测试的时间间隔。研究结果表明，所提出的数学传染模型提供了巨大的潜力，以支持应急管理人员，政府官员，公民，第一响应者和其他决策者的洪水预测在道路网络。
2020-04-07 cs.CY physics.soc-ph
A mobile observer method for the estimation of road traffic using communicating vehicles
本文提出一种基于通信车辆周期广播信标消息的移动观测者方法，无需雷达或GPS等额外设备即可估计道路交通，并在VEINS仿真框架下验证了其有效性与潜力。
2024-06-04 physics.soc-ph
Robustness of urban road networks based on spatial topological patterns
在过去的十年中，道路网络脆弱性评估受到越来越多的关注。一方面，这是由于网络科学的重大进展及其工具提供的潜力。另一方面，这是由于其对城市规划和应急反应的效用。尽管有这些事实和越来越多的可用数据，拉丁美洲的相关工作仍然很少，厄瓜多尔更是如此。由于其地理，历史和社会特征，基多市被认为是一个案例研究。首先分析了几种拓扑中心性测度的空间分布。正如预期的那样，存在这些措施的高值集中的热点。这些结果有助于进一步模拟城市道路网络断开的几种策略。最后，我们观察到，基于中心的策略是更有效的断开网络比随机为基础的策略。
2019-04-06 physics.soc-ph stat.AP
Optimal Drive-by Sensing in Urban Road Networks with Large-scale Ridesourcing Vehicles
针对传统城市道路感知方法成本高、覆盖有限等问题，本研究提出基于大规模网约车的最优路侧感知模型与启发式算法，在保障服务水平的同时显著提升感知覆盖度与可靠性，且成本低廉。
2023-08-22 physics.soc-ph
Spatial-Temporal Inference of Urban Traffic Emissions Based on Taxi Trajectories and Multi-Source Urban Data
通过GPS设备收集的车辆轨迹数据在估计网络范围内的交通方面发挥着越来越重要的作用，因为它们具有广泛的时空覆盖范围和交通动态的代表性。本文利用出租车GPS数据、车牌识别数据和地理信息重构城市交通排放的时空格局。车辆排放因子模型被用来估计基于出租车轨迹的排放。然后将估计的排放量映射到城市地区的空间网格，以考虑空间异质性。为了将出租车车队的排放量外推到整个车辆群体，我们使用地理特征支持的高斯过程回归模型来估计空间异质交通量和车队组成。与以往的研究不同，本文利用出租车GPS数据和LPR数据分解车辆和排放特性，通过空间和时间在一个大规模的城市网络。中国杭州的一项案例研究结果揭示了交通流量和排放的高分辨率时空模式，并确定了不同地点的排放热点。这项研究提供了一个可访问的手段，推断城市交通的环境影响与多源数据，现在在城市地区广泛使用。
2018-09-28 physics.soc-ph stat.AP
Estimating Mixed-Mode Urban Trail Traffic Using Negative Binomial Regression Models
多用途城市道路上非机动交通的数据和模型是提高城市交通系统规划和管理水平的重要手段。负二项回归模型是适当的和有用的，当因变量是非负整数与过度分散，如交通计数。本文提出了八个负二项模型，估计城市步道交通使用1,898每日混合模式交通计数从主动红外线监视器在明尼阿波利斯，明尼苏达州的六个地点。我们的模型包括多达10个独立变量，代表社会人口，建筑环境，天气和时间特征。一般模型可用于估计未监测交通的位置处的交通。一个六位置模型与虚拟变量为每个监测站点，而不是邻里特定的变量，可以用来估计交通在现有的位置时，从监视器计数不可用。六个特定于路线的模型适用于估计交通量随天气和星期几变化的变化。验证结果表明，负二项模型优于普通最小二乘回归估计的模型。这些新模型估计的交通平均误差在16.3%以内，这对于规划和管理目的是合理的。
2022-06-25 physics.soc-ph
Unveiling City Jam-prints of Urban Traffic based on Jam Patterns
本研究基于拥堵树模型分析中国多城市交通拥堵数据，发现拥堵成本的日分布呈幂律规律，提出可作为城市交通指纹的拥堵印记，为交通系统可靠性量化与管理优化提供支撑。
2024-01-27 physics.soc-ph
Quantifying Spatial Homogeneity of Urban Road Networks via Graph Neural Networks
Purdue University（普渡大学）；Peking University（北京大学）
量化城市道路网络（URN）的不同部分的拓扑相似性，使我们能够了解城市的增长模式。虽然传统的统计数据提供了有用的信息，无论是一个单一的节点的直接邻居或整个网络的特性，这样的指标无法衡量的相似性，考虑到当地的间接邻居关系的子网络。在这项研究中，我们提出了一种基于图的机器学习方法来量化子网络的空间均匀性。我们将该方法应用于全球30个城市的11，790个城市道路网络，以衡量每个城市内部和不同城市之间道路网络的空间均匀性。我们发现，城市内部的空间同质性是高度相关的社会经济地位，如GDP和人口增长。此外，通过在不同城市之间转移模型获得的城市间空间同质性，揭示了起源于欧洲的城市网络结构的城市间相似性，传递到美国和亚洲的城市。使用我们的方法揭示的社会经济发展和城市间的相似性可以用来理解和转移城市之间的见解。它还使我们能够应对城市政策挑战，包括快速城市化地区的网络规划和消除区域不平等。
2021-11-30 cs.LG cs.SI physics.soc-ph
Estimating the urban traffic state with limited traffic data using the MFD
城市化导致城市交通量的增加。宏观基本图（MFD）建议在区域水平上描述城市交通，以便测量和控制交通。然而，为了进行适当的估计，需要提供所有数据。本文讨论的主要问题是：如何得到一个网络范围内的交通状态估计？我们跟进的文献建议的基础上的速度有限的样本车共享浮动车数据（FCD）的业务估计。我们提出了一个初始步骤，通过构建一个基于FCD的MFD，然后在步骤2中使用，运营交通状态估计。对于操作交通状态估计，即，实时交通状态估计，渗透率未知。对于这两个步骤，我们评估了估计中误差的影响。鉴于这些错误，我们还制定了一个指标，显示该方法何时会产生不合理的结果，例如在发生事故的情况下。该方法已被测试使用微观模拟。发现FCD渗透率为1%时，估计平均密度的误差为26%;将渗透率增加到30%时，估计平均密度的误差减小到7%。
2020-02-13 physics.soc-ph
A Computational Analysis of Traffic Cluster Dynamics Using a Percolation-Based Approach in Urban Road Networks
本文基于成都高分辨率出租车数据，将城市道路建模为时变加权有向图，利用渗流理论与GCC及长程权重相关性分析交通簇形成机制，为拥堵治理和大规模交通优化提供计算框架。
2025-07-29 physics.soc-ph
Exploring the relationship between the spatial distribution of roads and universal pattern of travel-route efficiency in urban road networks
本文通过绕行指数分析70个全球城市道路网络的空间分布，发现出行路线效率在城市径向位置上保持恒定且随角距离呈现标度坍缩的普遍模式，并揭示核心—边缘结构是产生该模式的原因。
2023-02-14 physics.soc-ph
Traffic Performance Score for Measuring the Impact of COVID-19 on Urban Mobility
测量交通性能对于管理交通的公共机构和计划旅行的个人至关重要，特别是在发生特殊事件时。COVID-19大流行对日常生活的几乎每个方面都产生了重大影响，包括城市交通模式。因此，衡量COVID-19对交通的影响，以进一步指导机构和居民妥善应对交通模式的变化至关重要。然而，大多数现有的交通性能指标只包括一个单一的交通参数和措施，只有个别走廊的性能。为了克服这些挑战，在这项研究中，提出了一个流量性能评分（TPS），采用多个参数来测量网络范围内的流量性能。华盛顿大学STAR实验室开发了一个交互式的基于Web的TPS平台，提供实时和历史的时空交通性能分析。基于该平台的数据，本研究分析了COVID-19对不同路段和整体交通网络的影响。考虑到这场疫情极大地重塑了社会和经济运作，本研究还从出行需求和驾驶行为两个角度评估了COVID-19如何改变城市交通。
2020-07-01 physics.soc-ph
Identifying polycentric urban structure using the minimum cycle basis of road network as building blocks
本研究基于最小圈基分析中国六城市道路网络，发现圈模体频率超随机网络、圈长与面积呈幂律分布，并构建圈对偶网络揭示其小世界与无标度特性。
2025-04-21 physics.soc-ph
Using Ensemble Analysis to study the effects of Network Topology on Performance in Urban Road Networks
到目前为止，网络结构对性能的影响的研究仅限于研究网络科学文献中的典型模型生成的合成网络的集合，这些模型不能合理地代表真实的道路网络。此外，经常使用不同的需求和供应结构参数设置范围，使得很难将一项研究与另一项研究进行比较。为了解决这些缺陷，本文提出了一个实验框架的设计数值调查，研究网络性能如何变化与城市道路网络的结构特性。在这个实验框架内的关键步骤是生成合成网络的集合的频谱，这些合成网络相对于网络结构的单个方面而变化，并且坚持可扩展性约束，以确保与真实城市道路网络的相关性。然后，本文演示了这个实验框架的应用程序的调查如何两个性能指标，平均链路容量比和价格的无政府状态，不同的出行需求的密度，和网络基础设施的规模，密度和连通性。在这样做的过程中，确定了几个关键的挑战，这种调查，相对于实验的计算负担和需要的经验数据的一些重要方面的网络结构，如能力的分布。
2020-10-15 physics.soc-ph
Comparative Traffic Performance Analysis of Urban Transportation Network Structures
城市交通系统的网络结构对其交通性能有着重要的影响。本研究使用网络指标，以及几个交通性能的措施，包括速度，行程长度，旅行时间，交通量，比较选择的七个交通网络的各种结构和不同的出行需求条件。所选择的网络结构是：改进的线性、分支、网格、3向网格、1-环网、2-环网和径向。为了进行分析，选择了一个基本的出发地-目的地矩阵，其中应用了不同的增长因子，以模拟各种出行需求条件。结果表明，总体而言，2-环Web网络提供了最有效的流量性能，其次是网格和1-环网络。本研究的一个政策应用是，分支，3方向网格，放射状网络最适合于小城市的交通不拥挤的条件。相比之下，2环网络、网格和1环网络是大城市地区的更好选择，因为它们提供更多的连接，从而使它们能够在拥挤的交通条件下有效地运行。
2015-07-13 physics.soc-ph
Control strategies for road risk mitigation in kinetic traffic modelling
在本文中，我们提出了一个玻尔兹曼型动力学方法的道路交通建模，其中包括控制策略的微观二元互动的水平，旨在减轻速度依赖的道路风险因素。这样的描述是为了模拟驾驶员辅助车辆系统，该系统通过对驾驶员的动作进行本地响应，可以影响大规模的交通动态，包括与集体道路风险和安全相关的交通动态。
2018-02-01 math.OC physics.soc-ph
Reducing urban traffic congestion due to localized routing decisions
在城市交通规划中，通过影响驾驶员的路径选择来平衡交通流以缓解拥堵变得越来越有吸引力。在这里，我们介绍了一个离散的动态模型，包括用户谁使自己的路由选择的基础上，当地的信息和那些考虑路由建议的基础上本地化的诱因。我们确定的交通模式的形成，开发了一个可扩展的优化方法，用于识别控制值用于用户指导，并测试这些措施的有效性合成和现实世界的道路网络。
2020-09-03 math.OC physics.soc-ph
Urban Landscape from the Structure of Road Network: A Complexity Perspective
空间道路网络已被广泛用于模拟城市的结构和连通性。在这种表示中，网络中实体的空间尺度问题，即其节点和边实际上体现了什么，是特别重要的，以便可以识别和消除冗余信息，以提供对城市结构的更好理解。为了解决这个问题，我们在这项工作中调查的空间尺度的建模网络实体之间的关系，对有用的信息量包含在it.We采用熵的测量从复杂性科学和信息理论来量化的信息量驻留在每个呈现的网络受空间尺度，并显示它的峰值在一些中间规模。由此产生的网络表示将使我们能够直接直观地了解城市组织的层次结构，这是传统的简单道路网络表示无法立即获得的。我们展示了我们的方法，新加坡道路网络，并发现关键的空间尺度为85米，在该网络得到的对应非常好的规划边界所使用的当地城市规划师，揭示了城市的基本城市连通性结构。此外，复杂性的措施也能够通知二次过渡，以及相应的更高层次的层次结构与更大规模的城市规划边界在新加坡。
2022-01-26 cs.CY physics.soc-ph
Modeling Multistability and Hysteresis in Urban Congestion Spreading
University of Seoul（首尔大学）；Urban Big data and AI Institute, University of Seoul（首尔大学城市大数据与人工智能研究所）
本文提出了一种拥堵传播和消散模型，揭示了恢复过程在城市交通多稳态和滞后现象中的关键作用。
2025-12-16 nlin.AO physics.data-an physics.soc-ph
Understanding urban congestion with biking traffic and routing detour ratio
自行车共享系统被认为是向更绿色和更可持续的交通过渡的解决方案的关键组成部分，其好处是减少碳排放，改善公共卫生，并通过取代短途机动出行来缓解拥堵。由于更好的可达性和使用灵活性，新出现的无桩共享自行车已经变得非常受欢迎，并正在恢复城市中的自行车时尚。城市交通拥堵同时受到时空异质性出行需求、路网拓扑和空间特征以及出行方式之间相互作用的影响。在本文中，通过考虑上述因素，我们发现了一个强大的次线性缩放关系之间的拥挤程度的车辆和绕行率加权自行车交通，这是有趣的事实，拥挤和绕行率是线性无关的。这种比例关系意味着车辆交通和骑自行车活动之间的强烈相互作用，可以应用于预测拥堵或聚合到更复杂的交通模型。此外，自行车交通加权绕行率可以用来检测非有效路径，有助于缓解城市拥堵，更好地进行城市规划，提高城市交通效率和公平性。
2022-05-17 physics.soc-ph
Self-organized Natural Roads for Predicting Traffic Flow: A Sensitivity Study
在本文中，我们扩展了基于道路的拓扑分析，以全国和城市的道路网络，并集中在一个敏感性研究与形成的自组织自然道路的基础上良好的连续性的完形原则。年平均日流量（AADT）和全球定位系统（GPS）数据被用来与一系列的排名指标，包括五个基于中心的指标和两个PageRank指标。结果发现，存在一个临界点，从基于段的网络拓扑结构，以道路为基础的排名指标和它们的流量之间的相关性。令我们惊讶的是，（1）如果在形成自组织自然道路时采用自私而不是乌托邦的策略，这种相关性会得到显着改善，（2）通过求和分配到各个道路的基于点的度量往往比基于线的度量与交通流量有更好的相关性。这些违反直觉的惊人发现构成了自组织自然道路的涌现特性，这些自然道路具有足够的智能来预测交通流量，从而从复杂网络的角度对道路网络及其交通的理解提供了实质性的见解。关键词：拓扑分析，交通流，相变，小世界，无标度，临界点
2008-07-05 physics.data-an physics.soc-ph
Identification and prioritization of urban traffic bottlenecks
在过去几十年中，我们目睹了日益增长的城市化进程，伴随着世界各地城市交通拥堵的显著增加。拥堵的影响表现在人们在道路上花费的大量时间，导致严重的金钱浪费和空气污染。在这里，我们提出了一种新的方法来识别，成本评估，从而优先考虑拥堵源，堵塞瓶颈。它扩展了现有的方法，因为它是基于整个道路网络的网络分析，可以应用于不同的交通模型。我们的研究结果表明，宏观稳定性，所提出的缩放特性的交通瓶颈，掩盖了存在的细观动力学，其中的瓶颈改变他们的位置在时间和空间上。这意味着，要规划和管理不同地点和不同时间的交通拥堵，需要实施一个框架，如本文所述，跟踪交通并评估每个不断发展的瓶颈对整个道路网络的相对影响。
2021-10-29 physics.soc-ph
Bidirectional yet asymmetric causality between urban systems and traffic dynamics in 30 cities worldwide
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University College London（伦敦大学学院）；Singapore-ETH Centre, ETH Zurich（新加坡-苏黎世联邦理工学院中心，苏黎世联邦理工学院）；Department of Geography, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校地理系）
研究全球30个城市中城市系统与交通动态的关系，提出时空因果框架，结合时空加权回归与收敛交叉映射，揭示双向不对称因果关系及三种因果原型，为可持续城市和交通规划提供策略依据。
2026-07-08 physics.soc-ph
Empirical analysis of congestion spreading in Seoul traffic network
本文基于首尔高分辨率交通速度数据，提出适用于多类型交互交通流的拥堵识别方法，实证发现早高峰拥堵呈树状传播、晚高峰呈环状传播，揭示局部拥堵的扩散与堆积是城市拥堵形成的主要机制。
2024-01-15 physics.soc-ph
Monthly Rural-Urban Scaling of Road Accidents in England, Wales and Scotland (2019-2023)
本研究通过分段幂律和傅里叶分析揭示城乡事故标度差异及相位偏移，强调指前因子作为去标度指标，为针对性道路安全政策提供依据。
2025-10-08 physics.soc-ph stat.AP
Critical density of urban traffic
修改后的版本的智能驾驶员模型被用来模拟交通在Afogados区，在累西腓市，巴西，目的是验证底层的街道网格的复杂性，多车道的街道，十字路口，和信号灯，是否能够表现出临界密度的效果：出现在车辆流量与密度曲线的最大值。数值模拟表明，这种效果确实是观察到个别途径，而途径之间的相位偏移的结果在阻尼的这种效果作为一个整体的区域。
2010-09-11 physics.soc-ph
On How Traffic Signals Impact the Fundamental Diagrams of Urban Roads
本研究针对交通信号对城市道路基本图的影响问题，提出将传统基本图参数建模为信号方案因素函数的简约公式，经盐湖城道路数据验证，深化了信号设置对拥堵模式影响的认知。
2025-01-10 cs.ET eess.SP physics.soc-ph
A model to identify urban traffic congestion hotspots in complex networks
交通拥堵是全球城市地区出现的最显著问题之一，严重影响了人类流动和空气质量。当前的技术可以感知城市的实时数据，并将其开放分发以供分析，这使得新的改进和控制方法得以出现。在这里，我们提出了一个理想化的模型，微观拥塞模型，基于复杂网络中出现的关键现象，可以分析预测城市环境中的拥塞热点。在一些实验中，考虑到真实的交通数据，真实城市的道路网络的结果表明，该模型能够识别易受影响的路口，可能成为热点，如果流动性需求增加。
2016-04-27 nlin.AO physics.soc-ph
Spatio-temporal propagation of traffic jams in urban traffic networks
自近一个世纪以来，人们从宏观到微观的角度对交通拥挤进行了广泛的研究。然而，由于人口的增长和文明的快速发展，交通拥堵问题日益严重，不仅造成了经济损失，而且对环境造成了破坏。如果不了解城市中拥堵的时空传播行为，就不可能制定有效的缓解策略来控制和改善城市交通。虽然最近的研究已经取得了一些进展，在现有的交通数据的基础上对交通的一般特征，交通拥堵在城市交通的时空传播的理解仍然不清楚。在这里，我们研究交通拥堵的时空传播行为的基础上收集的经验交通数据在大城市。我们开发了一种方法来识别有影响力的堵塞中心，并发现堵塞从多个堵塞中心以一定的速度径向传播。本文的研究结果有助于预测甚至控制交通拥堵的传播，为未来自动驾驶技术和智能交通系统的发展提供参考。
2017-05-19 physics.data-an physics.soc-ph
Particulate Matter Exposure at a Densely Populated Urban Traffic Intersection and Crosswalk
暴露于升高的颗粒物污染是公众和空气质量管理机构都非常关注的问题。例如，在城市交通路口，行人在路边等待或在人行横道上行走时，暴露于交通近源PM污染的风险往往更高。本研究提供了一个深入的调查行人暴露于PM污染在城市交通路口。在城市交叉口附近进行了定点测量，以研究不同粒径颗粒物在交通信号周期中的变化。这一过程有助于识别路边的主要PM扩散模式。此外，行人暴露于PM的移动测量在六个时间间隔内进行，对应于行人通过十字路口时行程的不同部分。测量结果被用来估计和比较颗粒物的累积沉积剂量的大小类别和行程段行人在交叉口。此外，行人暴露于PM在晴天和阴天的比较进行了分析。研究结果表明了减少交叉口PM污染的重要性，并为政策制定者提供了减少城市交通交叉口行人PM暴露的可能措施的基础。
2020-11-12 physics.data-an physics.soc-ph
Evolution of road infrastructures in large urban areas
美国和世界上的大多数城市都是围绕汽车交通组织起来的。特别是，大型建筑物，如城市高速公路或环路，是为了减少汽车交通拥堵而建造的。随着公共交通的发展，工作条件，这些结构的未来和大城市地区的组织是不确定的。在这里，我们分析了美国城市的经验数据，并表明它们在不同的阈值上显示出两种转变。为了$T_c^{FW}\sim 10^4$通勤者的第一个阈值，我们观察到城市高速公路的出现。第二阈值较大，并且是$T_c^{RR}\sim 10^5$通勤者的数量级，在该数量级之上出现环形道路。为了理解这些实证结果，我们提出了一个简单的模型的基础上的成本效益分析，依赖于基础设施的建设和维护成本之间的平衡和行程持续时间的减少（包括拥堵的影响）。该模型预测确实这样的过渡，并允许我们明确计算通勤者的阈值的关键参数，如时间的平均值，平均容量的道路，典型的建设成本等，此外，这种分析使我们能够讨论可能的情况下，这些结构的未来发展。特别是，我们表明，在许多情况下，它是有益的，以消除城市高速公路，由于其巨大的社会成本（包括污染，健康成本等）。当许多城市必须面对翻新这些老化结构或将其转换为其他用途的困境时，这种类型的信息特别有用。
2022-09-23 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph
Traffic flow in a Manhattan-like urban system
本文提出了一种曼哈顿式城市系统车辆交通的元胞自动机模型。模型中考虑了起点-终点的出行和交通信号灯的影响。该系统表现出三种不同的状态，即，移动状态、饱和状态和全局死锁状态。采用网格粗化方法，研究了运动状态和饱和状态下的车辆分布。有趣的结构（例如，像一个风车，像一件T恤，像一个Y）已经被揭示出来。系统从饱和态到全局死锁态的过渡过程中存在亚稳态。研究了先进的出行者信息系统（ATIS）、交通灯周期和交通灯切换策略的影响。
2011-09-21 nlin.AO physics.soc-ph
Contagion mean field model for transport in urban traffic networks
本文提出了一种城市交通网络中传输的传染性均场模型，揭示了交通流与密度之间的关系，并验证了SIS/SIR过程在交通拥堵建模中的应用。
2025-12-15 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph
Impacts of rainfall weather on urban traffic in beijing: analysis and modeling
近年来，降雨强度对交通流影响的研究越来越多。得出的结论是，恶劣天气确实对关键交通参数产生负面影响。但由于缺乏数据，在中国开展的工作有限。基于北京市历史交通数据和气象数据，定量分析了降雨强度对城市道路交通流特性的影响。通过统计估算，得到了晴天条件下不同雨强等级下道路通行能力和运行速度的减少量。在此基础上，对修正后的速度-密度函数和速度-流量函数进行了不同降雨量下的率定，并由此计算出自由流速度的折减量。最后，建立了一个广义连续速度-流量-降雨模型，并进行了率定。验证结果表明，该模型具有较好的精度，可用于不同降雨强度下的城市交通管理。
2015-10-26 physics.ao-ph physics.soc-ph
Urban Traffic Dynamics: A Scale-Free Network Perspective
这封信提出了一个新的模型来描述无标度网络中的流量动态。通过重新绘制城市道路图，将道路映射到顶点，交叉口映射到边，并引入道路通行能力L和交叉口通过能力C，该模型可应用于城市交通系统。仿真给出了交通系统的总容量，该容量通过从自由流到拥塞的相变来量化。此外，我们报告的基本图流量对密度，其中发现滞后，表明系统是在一定范围内的车辆密度。此外，该基本图与单车道交通模型和二维BML模型的四种状态（自由流、饱和流、阻塞和堵塞）有显著不同。
2006-06-09 physics.data-an physics.soc-ph
Intra-City Urban Network and Traffic Flow Analysis from GPS Mobility Trace
我们分析了两个大规模的城市内部的城市网络和交通流量的GPS跟踪测量的出租车在旧金山和上海。我们的研究结果与以前的研究结果相吻合，纯粹基于拓扑手段，它往往是不足以预测交通流量。传统的最短路径介数分析，其中最短路径是从每对节点计算的，带有一个不切实际的隐含假设，即城市网络中的每个节点或路口产生并吸引等量的交通。我们还认为，加权边缘仅基于欧几里得距离是不够的，因为主要道路通常有利于二级道路，由于感知和实际所需的旅行时间。我们表明，介数流量分析可以通过一个简单的扩展框架，它结合了节点权重和最快路径介数的概念。我们证明，该框架是优于传统的方法，仅基于简单的拓扑角度。
2011-05-29 cs.SI physics.soc-ph
On the stability of traffic breakup patterns in urban networks
我们研究的行为扩展的城市交通网络的渗流理论的框架内，通过使用真实的和合成的交通数据。我们的主要重点从最近研究的集群大小分布的统计特性转向临界集群的空间分析以及整个城市配置之间相似性度量的定义。我们发现，完整的网络的解体模式，形成的连接功能的道路集群在临界状态下，显示出显着的稳定性，从一个小时到下一个，并在同一时间的不同天的可预测性。我们证明了这一点，通过展示最高等级的集群的平均空间分布如何随着时间的推移而演变，并通过建立一个分类的交通状态通过降维的距离矩阵，通过聚类相似性得分获得。最后，我们表明，一个简单的随机渗流模型可以近似的破碎模式时，施加远程空间相关性的重的实际交通。
2021-04-02 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
A Payne-Whitham model of urban traffic networks in the presence of traffic lights and its application to traffic optimisation
Complexity Science Hub（复杂性科学中心）；Faculty of Mathematics, Informatics and Mechanics, University of Warsaw（华沙大学数学、信息学与力学学院）
本文提出了一种扩展的Payne-Whitham模型，用于模拟包含交通灯的城市交通网络，并展示了该模型在交通信号优化中的应用。
2026-05-19 cs.NA math.AP math.DS
Urban traffic from the perspective of dual graph
在本文中，城市交通建模使用对偶图表示的城市交通网络，道路映射到节点和交叉口映射到链接。该模型既考虑了车辆在网络上的导航，又考虑了车辆沿道路的运动。模型中自然地考虑了道路的通行能力和交叉口的车辆转弯能力。系统的总容量可以通过从自由流到拥塞的相变来量化。仿真结果表明，系统的容量很大程度上取决于交通网络的拓扑结构。一般来说，一个规划良好的网格可以容纳更多的车辆，其总容量远远大于一个不断增长的无标度网络。
2007-10-16 physics.data-an physics.soc-ph
A City-Scale Dataset of Traffic Flows, Travel Times, and Urban Context
University of Padua（帕多瓦大学）；Fondazione Bruno Kessler（布鲁诺·凯斯勒基金会）；Municipality of Padua（帕杜瓦市政府）
本文提出一个基于意大利帕多瓦市2026年2月至4月自动车辆识别记录的多源交通数据集，结合交通流量时间序列与基于轨迹的动态流量统计信息，并整合了兴趣点、人口数据、气象变量和道路基础设施数据，通过Python类提供时空图表示加载时间与上下文数据，验证分析确认数据集能捕捉到早晚高峰及工作日与周末的交通模式。
2026-09-09 cs.CY physics.soc-ph
Assessing Road Traffic Safety During COVID-19: Inequality, Irregularity, and Severity
COVID-19正在严重影响社会的各个领域，包括人类流动以及随后的道路交通安全。在这项研究中，我们分析了大流行对美国洛杉矶和纽约两个城市交通事故的影响，作为例子。具体来说，我们分析了与各种人口统计群体相关的交通事故，交通事故在时间和空间上的分布情况，以及涉及和不涉及其他交通方式的交通事故的严重程度（例如，行人和驾车者）。我们观察到：1）疫情对特定年龄段、种族和性别的影响不成比例; 2）交通事故“热点”与疫情前相比，在时间和空间上都发生了转移，表现出不规律性;及3）在疫情下，非致命交通意外个案有所减少，但严重及致命交通意外个案则维持不变。
2020-11-07 cs.SI physics.soc-ph
