复杂网络理论常被用来描述和研究现实系统复杂的结构特征和功能特性,吸引了各领域的专家和学者们投入到对其的研究中。其中,网络上的动力学过程一直是人们关注的热点问题之一。传统的网络拥塞问题和网络传输能力研究大多聚焦于单层的网络结构,虽然已取得了大量优秀的科研成果,但随着社会的进步与经济的发展,现实世界中的网络已经不能用单一的网络结构来描述,许多复杂的系统都是相互依赖或相互耦合而形成多层网络。本文旨在研究多层交通耦合网络上的输运动力学,致力于缓解或避免网络中的拥塞问题,提高网络的传输能力。基于多层交通耦合网络,本文的研究内容如下:一、提出了多层网络上的有效交通自意识路由策略。多层网络中不同网络层之间存在宏观差异,如传输速度,而同一层的节点之间也存在微观差异,如同一层内节点度值的静态信息和缓冲队列长度的动态信息。基于上述的多尺度信息,本文提出了一种多层网络上的有效交通自意识路由策略。通过在合成网络上的实验仿真,得到了策略中宏观差异参数与微观差异参数的最佳组合,有效交通自意识路由策略能够合理地将流量分配到高速层和低速层上,最大化多层耦合网络的传输容量,降低数据包的平均传输时间。随着多层网络的高速层网络规模增加,网络的传输容量呈现出近乎线性的增长,而高速层网络平均度的增长使传输能力出现先增加后减小的变化趋势。二、在实证网络数据上的验证与分析。本文采用法兰西岛上的多模式输运网络作为真实数据进行实验仿真,得到了有效交通自意识路由策略达到最大传输容量时宏观参数和微观参数的最佳组合。通过与最短路径和有效路由这两种经典路由策略相比,有效交通自意识路由策略提高了多层网络的传输容量,减小了数据包在网络中的平均传输时间,而平均路径长度却差异不大。三、研究了层间度度关联对多层网络流量传输的影响。基于多层网络中不同层节点之间的度-度相关性,提出了一种多层网络中的层间中间度耦合方式。通过理论推导,本文得到了多层网络传输容量的理论值,理论值与仿真结果几乎一致。在最短路径和有效路由两种经典的路由策略下,与同配耦合方式、异配耦合方式和随机耦合方式三种耦合方式相比,中间度耦合方式能够提高网络的传输容量,并降低了数据包的平均传输时间。另外,中间度耦合方式在层间的耦合概率较低时,更能显著地提高网络的传输容量,节约经济成本。