由于经济的发展,城市汽车数量猛增导致市区道路网络越来越复杂,从而呈现出一个复杂的巨系统。城市路网所表现出来的行驶缓慢、拥堵、甚至大面积的瘫痪是现代城市交通网络亟需解决的问题。运用复杂网络理论结合图论、GIS等技术从网络的结构与功能两大方面展开对城市交通路网的深入研究是一种先进、有效的缓解城市路网拥堵的研究方法,已经成为交通领域中缓解拥堵问题的研究重点与热点。城市交通网络结构的研究包括了路网模型、拓扑结构等方面的内容,功能研究包括了交通流动态分配、路网的可靠性、级联动力学等方面的内容。为探索路网结构与功能的复杂性对交通拥堵形成的内在影响,本文首先研究路网的拓扑结构复杂性,基于城市路网的特点构建了群落结构的路网,验证了其上的统计特征；然后基于GIS路网与对偶拓扑结构图构建了非群落的复杂路网,研究了级联实效过程,揭示了交通拥堵的内在成因；最后研究了路段节点重要性评估方法,为交通规划和设计工作提供了科学决策参考。本论文的研究工作及创新成果有以下几个方面：1、研究了大城市路网的分形特性。从这些分形的研究成果可以看出：城市复杂路网的分布区域特性呈现出覆盖度、连通度从测算点开始的递减分布趋势。这一研究结果与复杂路网的模块结构特性相吻合,因此,本文采用了基于行政区域的分割方法,在区域之间的公共临界点采用了自定义的内聚函数,判定重复路段并构建群落结构的路网。在成都市路网上采用该方法构建了群落结构的路网,验证了群落结构路网的复杂网络统计特性,结果表明本文的路网群落结构的划分算法是合理有效的。2、基于引力场路由的复杂路网的动态配流方法,为对偶结构的路网进行动态流量分配,提出了基于引力场路由策略的复杂网络级联失效的负荷-容量模型,并引入了平均路径长度比和路网规模两大评价指标。通过实验证明：引力场路由配流的复杂路网级联失效模型,在平均路径长度比与网络规模两项指标上明显优于最短路由配流的级联失效模型。3、考虑到路网中的路段节点之间的相互作用不仅和邻接节点相关,还和网络中的其它节点都有关系,定义了m阶邻居节点的概念。利用这种关系评估了复杂网络节点的重要性并建立了基于多因素和单因素的评估模型。在BA网络和成都市路网上对比了基于度、基于介数等评价方法的效果。实验结果显示该评估方法能提高评估结果的准确性。4、提出了基于场论的复杂路网路段重要性的评估方法。利用了m阶邻居节点的概念和路段节点引力场的概念定义了基于引力场的路段重要性评估函数。评估函数中引入了α、β参数,动态地调节引力场取值相同的节点。最后在成都市路网上验证该评估模型,得出了该评估模型在路段重要性的评估中能得到提高评估的精度及可靠性的结果。