Traffic flow and efficient routing on scale-free networks: A survey
近年来，在揭示各种现实网络的小世界效应和无标度特性的先驱工作的激励下，许多科学家致力于复杂网络的研究。本文综述了无标度网络上的业务流和有效路由的研究进展，包括基于全局路由协议的业务流动力学、基于局部路由协议的业务流动力学以及真实业务流和人工业务流的临界现象和标度行为。最后，展望和一些有趣的问题提出。
2006-09-04 physics.data-an physics.soc-ph
Fractal Dimensions Derived from Spatial Allometric Scaling of Urban Form
改进的城市聚类算法可以用于在数字地图上识别城市边界，其结果是一组等值线。城市测量值之间的关系在变量边界内遵循异速生长标度律，反映了城市的空间异速生长。本文从城市空间异速生长的角度出发，探讨了城市空间分维问题。通过对城市交通网络的理论推导和实证分析，从空间异速生长的角度推导出一组分形维数，揭示了新分形参数的基本性质。研究结果如下。首先，交通线的分形维数值高于交通节点的分形维数值。第二，基于可变边界的分维值低于基于同心圆的分维值。结果表明，空间异速生长的分形维数是一种关联维数而非容量维数，交通点的相对增长率大于交通节点的相对增长率。该研究为理解城市系统的异速生长、分形和标度性提供了新的途径。
2018-11-19 physics.soc-ph
Scaling breakdown in flow fluctuations on complex networks
本文提出了一个随机扩散模型来研究复杂网络中的流量波动。我们推导出一个分析定律，表明波动与网络中的平均流量的依赖关系是由三个因素的微妙相互作用决定的，分别是动力学、拓扑学和统计学性质。特别是，我们证明了幂律标度的存在，在网络中的每个节点的流量波动特征不能被要求。我们通过不同的流量算法和分析实际数据，在相当一般的拓扑和动力学情况下，这种标度故障的有效性。
2008-05-21 physics.soc-ph
Scaling laws for the movement of people between locations in a large city
大规模模拟的人在一个“虚拟”城市的运动和他们的分析被用来产生新的见解，了解依赖于人与人之间的相互作用的动态过程。基于这些相互作用的模型可以用于优化交通流量，减缓传染病的传播或预测灾难中手机使用的变化。我们分析了在俄勒冈州波特兰市典型的一天中，在计算机（基于伪代理的）模型中模拟160万人的运动所产生的累积和汇总数据。这个城市被映射到一个图中，其中$181,206$节点表示物理位置，例如建筑物。连接边对节点之间的个人流动进行建模。边权重是根据在位置之间移动的个人的日常流量构建的。离开节点的边的数量（出度），边的权重（出流量），每个位置的边的权重（总出流量）拟合良好的幂律分布。幂律分布也适合基于工作、学校和社交/娱乐活动的子图。由此产生的加权图是一个"小世界“，并具有与底层层次结构一致的缩放律。我们还探讨了最大连通分量的时间演化和分量大小的分布。我们观察到一个很强的线性相关性之间的出度和总出流量分布和显着的聚类水平。我们将讨论如何利用这些网络特征来表征社交网络及其与动态过程的关系。
2005-03-02 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
Geometric origin of scaling in large traffic networks
大规模交通网络是当代人类流动和国际贸易不可或缺的组成部分。机场旅行或货船流动的网络对于了解人类流动模式\cite{Guimera2005}、传染病传播\cite{Colizza2006}、全球贸易\cite{Imo2006}和入侵物种传播\cite{Ruiz2000}是非常宝贵的。这种网络的普遍特征是其描述的必要组成部分，可以指出其形成的重要机制。不同的研究\cite{Barthelemy2010}指出，在这样的网络中测量的一些指数的通用字符。在这里，我们表明，指数，其中涉及i）节点的强度，他们的程度和ii）的权重链接到度的节点，他们连接有一个几何起源。我们提出了一个简单的鲁棒模型，表现出所观察到的幂律和相关指数的二维空间中的交通网络嵌入的维数。该模型进行了研究，分析和模拟和条件，结果与以前报道的指数清楚地解释。证明了在平面二维曲面上，权强度与度的关系为$s(k)\sim k^{3/2}$，距离强度与度的关系为$s^d(k)\sim k^{3/2}$，链权与链节点度的关系为$w_{ij}\sim(k_ik_j)^{1/2}$.我们进一步分析了球形几何的影响，相关的整个星球上，这些指数的精确值。我们的模型预测，这些指数应该在未来的研究中发现的港口网络，并施加限制，更精细的港口网络模型。
2011-11-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Spatial Signal Analysis based on Wave-Spectral Fractal Scaling: A Case of Urban Street Networks
长期以来，人们发展了许多基于时间序列的时域信号分析方法。然而，对于地理系统，空间信号分析与时间信号分析同样重要。时空非平稳过程具有非线性特征，传统的分析方法无法有效地分析。分形理论为探索复杂性提供了有力的工具，有助于时空信号分析。本文利用波谱标度方法研究了地理系统的空间信号。以中国10个城市的交通网络为例进行了实证研究。采用快速傅里叶变换和最小二乘回归分析计算谱指数。结果表明，这些城市交通网络的波-谱密度分布均遵循标度律，其谱标度指数可以转化为分维值。利用分形参数可以对地理信号进行空间分析。分析过程可以推广到时间信号分析。波谱标度方法既适用于地理世界中的自相似分形信号，也适用于地理世界中的自仿射分形信号。
2020-11-21 physics.soc-ph
A minimal model for congestion phenomena on complex networks
我们研究了复杂网络中交通流的一个极小模型，该模型简单得足以得到解析结果，但具有非常丰富的现象学，呈现出自由流阶段和拥塞阶段之间的连续、不连续以及混合相变，临界点和系统大小的不同标度行为.它由一个具有单范围排斥的移动网络上的随机行走器组成，在这个网络中，粒子只有在移动时才能被摧毁。我们专注于依赖的拓扑结构，以及对交通控制的水平。我们能够获得的过渡曲线和相图在分析水平上的合奏的不相关的网络和数值的单个实例。我们发现，流量控制提高了全局性能，扩大了自由流区域的参数空间中，只有在异构网络。交通控制引入非线性效应，并且超过临界强度，可能以不连续的方式触发拥塞阶段的出现。该模型还再现了在互联网上经验观察到的交通波动的缩放中的交叉，并且，保守的版本可以定性地再现交通网络中的一些程式化的事实。
2009-07-27 cond-mat.stat-mech 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
Revisiting Classical Two-phase and Kerner Three-phase Traffic Flow Theories: A Comparison of Pre-crash and Normal Traffic Conditions
本研究在东京首都高速两条线路上比较经典两相与 Kerner 三相交通流理论在碰撞前和正常交通状况下的差异，发现碰撞前下游检测器拟合更好、宽移动堵塞传播更快且速度标准差更高，可为碰撞预测和交通量估计提供依据。
2025-08-27 physics.soc-ph
Artificial Increasing Returns to Scale and the Problem of Sampling from Lognormals
我们展示了如何在城市规模化中人为地、系统地、可预测地出现规模收益递增，而不需要任何排序或正外部性。我们采用了一个模型，其中个人生产率是独立的，在所有城市的对数正态分布的随机变量。我们使用极值理论来分析证明规模收益递增的矛盾出现时，对数生产率的方差大于两倍的对数规模的最小城市的人口规模的横截面回归。我们的贡献是推导出一个分析预测的人工标度指数所产生的这种机制，并制定一个简单的统计测试，试图告诉一个给定的估计是真实的或文物。我们的分析结果验证分析模拟和真实的微观数据的工资在哥伦比亚的城市。我们展示了一个人工标度指数出现在哥伦比亚的数据时，每个市的工人随机样本的大小是$1\%$或更少的总大小。
2020-07-15 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
Scale-free Resilience of Real Traffic Jams
弹性的概念可以在自然和工程系统中实现，代表系统从各种干扰中适应和恢复的能力。尽管弹性是理解和管理交通系统风险和崩溃所需的关键属性，但对于城市交通的弹性以及其在扰动下的统计属性仍然缺乏公认的和有用的定义。本文基于实际交通中拥堵的时空聚类定义了城市交通弹性，并发现弹性在二维城市路网和一维高速公路中服从无标度分布，其指数不同，但在不同日期和不同城市的指数相似.交通弹性也揭示了有一个新的缩放关系的簇大小的时空堵塞和恢复时间，独立的微观细节。我们的普遍的交通弹性的研究结果可以提供更好地理解和设计这些复杂的工程系统的内部和外部干扰下的指示。
2019-01-03 nlin.AO physics.soc-ph
Origins of Taylor's power law for fluctuation scaling in complex systems
泰勒涨落标度（FS）在许多自然和人造系统中被观测到，揭示了该定律惊人的普适性。在这里，我们给出强有力的理论基础的起源和丰富的泰勒的FS在不同的复杂系统。我们的方法的普遍性验证对现实世界的数据，从鸟类和昆虫种群，通过人类染色体和交通运输网络的交通强度，股票市场的动态。使用统计物理学的基本原理（平衡和非平衡），我们证明了泰勒定律是由系统的定义良好的态密度（DOS）函数产生的，该函数给出了由相同宏观参数值表征的状态数（即，在给定区域中观察到的鸟的数量、以通过给定观察点的汽车的数量测量的交通强度或以百万美元测量的股票市场中的每日活动）。
2010-08-05 physics.bio-ph physics.soc-ph
Scale-free congestion clusters in large-scale traffic networks: a continuum modeling study
The University of Tokyo（东京大学）；Hokkaido University（北海道大学）；Toyota Central R&D Labs., Inc.（丰田中央研究所）
本文研究了大规模交通网络中拥堵簇的无标度特性，通过连续模型分析发现拥堵簇大小遵循幂律分布，并揭示了有限尺寸缩放特性。
2026-07-01 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
