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综合交通运输体系协调发展研究 研究生：江波导师：陈森发( 教授)东南大学 摘要。 如何实现综合交通运输体系的协调发展，提高各运输方式自身建设水平，加 强各种运输方式之间协调配合和优势互补，改善外部环境对综合交通运输体系的 影响，避免资源浪费和重复建设，提高综合交通运输体系的整体效用，是当前普 遍关注的问题。然而要做好这项工作，必须对综合交通运输体系的协调发展方法 进行研究。本文利用协同学理论，剖析综合交通运输体系协调发展层次，揭示协 调发展的规律，为决策者科学合理地对综合交通运输体系进行调控和监测提供政 策导向和理论支持。本文的研究要点如下： 首先，阐述了综合交通运输体系协调发展的基础理论，在给出综合交通运输 体系的概念基础上，分析了其系统结构及相互作用机理，指出其系统特征与协调 机制。 其次，从协同学角度出发，定义了综合交通运输体系协调发展的概念及内涵， 分析其层次结构与机制特征，并在此基础上建立了综合交通运输体系协调发展概 念模型。 再次，根据对综合交通运输体系协调发展的系统分析，建立了评价综合交通 运输体系协调发展的指标体系，并定义综合交通运输体系协调度，并对此进行过 程及目标的深入分析。 最后，结合江苏省综合交通运输体系发展情况，介绍定量分析模型在区域综 合交通运输体系协调发展分析中的实际应用。 本文研究是教育部博士点基金资助项目一复杂系统建模理论在综合交通运 输体系决策优化中的应用研究( 编号：2 0 0 6 0 2 8 6 0 0 5 ) 的子课题。 关键词：综合交通运输体系；子系统；协调发展；指标体系；协调度；概念 模型；状态模型 r e s e a r c ho fc o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v e t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m g r a d u a t e ：j i a n gb o s u p e r v i s o r ：p r o f c h e ns e n - f a s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t h o wt oa c h i e v ec o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o n s y s t e m ，i m p r o v et h ec o n s t r u c t i o no fe a c ht r a f f i cm o d e ，e n h a n c et h ec o o p e r a t i o n b e t w e e nd i f f e r e n tt r a f f i cm o d e s ，m e l i o r a t et h ee f f e c t so fe n v i r o n m e n tt o ，a v o i d r e s o u r c ew a s t ea n dr e c o n s t r u c t i o n ，a n di m p r o v et h et o t a lf u n c t i o no fc o m p r e h e n s i v e t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，i sav e r yi m p o r t a n tp r o b l e mw h i c h i sa t t r a c t i n gm o r ea n dm o r e a t t e n t i o nf r o mt h es o c i e t y h o w e v e r , t os o l v et h ep r o b l e ms u c c e s s f u l l y , w em u s td o s o m er e s e a r c ho nm e t h o d so fc o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v e t r a n s p o r t a t i o ns y s t e mf i r s t t h i sp a p e ra t t e m p t st os t u d yc o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n t b a s e do nh a k e n ss y n e r g e t i c st h e o r yt oo p e no u ti t si n h e r e n tm e c h a n i s m ，g r a s pi t s d e v e l o p m e n tr u l e s ，s ot h a tw ec a np r o v i d et h e o r ys u p p o r t sa n do r i e n t e dp o l i c i e sf o r t h eg o v e r n m e n tt or e g u l a t ec o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o ns t r u c t u r e 。t h em a i nc o n t e n t i n c l u d e sf o u ra s p e c t sa sf o l l o w s ： 1 t h i sp a p e rn a r r a t e st h et h e o r yo fc o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v e t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m o nt h eb a s eo fd e f i n i t i o no fc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o n s y s t e m ，w ea n a l y z ei t ss t r u c t u r ea n di n h e r e n tm e c h a n i s m ，s u m m a r i z ei t ss y s t e m i c 2 f r o mt h ev i e w p o i n to fs y n e r g e t i c s ，t h i sp a p e rg i v e st h ec o n c e p ta n dm e a n i n g o fc o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，a n a l y z e st h e s t r u c t u r ea n dm e c h a n i s mc h a r a c t e r s ，a n dt h e nc o n s t r u c t si t sc o n c e p tm o d e l 3 b yt h es y s t e m a t i ca n a l y s i so fc o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v e t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m , w ec o n s t r u c ti t sc o r r e s p o n d i n ge v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ，d e f i n e c o o r d i n a t i o nd e g r e eo fc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，a n dt h e nm a k ead e e p a n a l y s i so fi t sp r o c e s sa n dt a r g e t 4 c o m b i n i n gw i t ht h ep r a c t i c a ld e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o n s y s t e mo fj i a n g s up r o v i n c e ，w em a k eu s eo ft h em o d e lc o n s t r u c t e da b o v e t oa n a l y z e h q u a n t i f i c a f i o n a l l yt h ec o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o n s y s t e mi ns o m ea r e a t h i sp a p e ri ss u p p o r t e db yt h ep h d p r o g r a m sf o u n d a t i o no fm i n i s t r yo f e d u c a t i o no fc h i n a ( n o 2 0 0 6 0 2 8 6 0 0 5 ) k e y w o r d s ：c o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ；s u b s y s t e m ；c o o r d i n a t i o n d e v e l o p m e n t ；i n d e xs y s t e m ；c o o r d i n a t i o nd e g r e e ；c o n c e p tm o d e l ； e s t a t em o d e l i i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标明和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：墨走日期：塑：! ! ! 东南大学学位论文使用授权说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学 位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的 公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名： 东南大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 研究背景及问题的提出 第一章绪论弟一早 三百t 匕 交通运输业是国民经济和社会发展的基础性产业和服务性行业。个多世纪 以来，伴随着经济发展和人类社会的进步，交通运输的实现形式发生了重大变化。 从以“水运为主 、“铁路为主”逐渐发展到以现代铁路运输、公路运输、水运、 民航运输和管道运输等五种运输方式组成的综合交通运输体系的系统集成形成， 发展各种运输方式分工协作、协调配合的综合交通运输体系是当代运输业发展的 新趋势、新方向。 综合交通运输体系是指在社会化的运输范围内和统一的运输过程中，按照各 种运输方式的技术经济特点，形成分工协作、有机结合、合理布局、联结贯通的 综合交通运输体。交通运输业是五种运输方式的简单总和，体现了交通运输业的 “全力，而综合交通运输体系体现的各种运输方式的“协 运输过程的协作、 运输发展的协调和运输管理的协同。从交通运输建设来看，为了提高交通运输总 体效率和效益，各种运输方式要统筹规划、协调发展、合理布局；从交通运输的 组织管理来看，在统一的运输市场中运输组织结构联合，动作协同。 本世纪的头二十年是我国发展的重要战略机遇期，在全面建设小康社会的伟 大进程中，构建和完善科学、合理、高效的综合交通运输体系是一项重要而迫切的工 作。“十五规划指出：“交通建设要统筹规划，合理安排，扩大网络，优化结构， 完善系统，推进改革，建立健全畅通、安全、便捷的现代综合运输体系。 “十五 时期是我国交通发展最快、成就最显著、变化最深刻的时期，交通设施总量、规 模、运输能力、供给和服务的质量都取得了较大成就，对国民经济发展的支撑作 用明显增强。各种运输方式进入协调发展、能力扩张与质量提高并进、全面建设 现代综合交通运输体系的新阶段。 “十一五 规划指出：“统筹规划、合理布局交通基础设施，做好各种运输相 互衔接，发挥组合效率和整体优势，建设便捷、畅通、高效、安全的综合运输体 系。纾这是我国交通运输业未来相当长历史时期内发展的基本纲领。如何实现在社 会主义市场经济体制下，有效配置交通运输资源，发挥政府宏观调控作用，确保 经济社会各层次类型的运输需求得到充分满足，实现各种运输方式有序竞争，优 l 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 势互补，协调发展，提高国家综合交通运输体系在全球的竞争力，成为当前我国 铁路、公路、水路、民航、管道运输等政府主管部门和业内人士共同关注的重大 问题。 虽然近些年来，我国对交通基础设施的投入不断加大，交通运输由了较快地发展， 但是目前我国的交通运输体系仍不完善，与综合交通运输体系自身要求还有一定的差 距，如交通方式配置不合理、恶性竞争严重、基础设施不完善、运输管理部门体制改 革落后、市场化程度不高等都严重制约了综合交通运输体系的建设与完善。 综合交通运输体系是一个典型的复杂系统，它由铁路、公路、水运、航空和管道 等五种运输方式组成，涉及众多部门，包含众多要素。系统理论认为，系统整体功能 的完善有赖于子系统功能的健全和协调，子系统功能的协调和有机统一使整体系统功 能更加完善，从而使系统整体功能大于各子系统功能的代数和。由于交通运输系统的 整体性要求子系统的协调性，作为一个整体，各种交通运输方式只有相互协调才能发 挥综合交通运输体系的最有效能，从而形成和实现最优交通运输系统的综合运输能力。 因此，要想改变我国交通运输发展相对滞后的局面，关键就在于解决交通运输的 协调发展问题，所以深入研究交通运输方式之间的协调发展，就有十分重要的理论意 义和应用价值。 1 2 研究目的及意义 根据系统论的观点，综合交通运输体系是一个包含多个子系统的复杂系统，其复 杂性主要体现在其构成元素的多元性、相互关联的动态性和多样性、系统内部的动态 性上，表现为物质循环、能量流动、信息传递和价值增值等形式。该系统不断与外界 进行物质、能量和信息交换的同时，各运输方式都在独立地完成客货运输任务，自成 体系地满足运输需求。但是每种运输方式都受到其他运输方式的共同作用，各种运输 方式之间经历着由独自发展、到激烈竞争、再到协调发展的过程。 运输方式间的协调发展是一个沿着发展、协调、协调发展的路线循序渐进、不断 发展的过程，他是通过对原有系统不断地分析、调整、评价，再周而复始逐步实现的。 而对运输方式间协调发展程度的评价是综合交通运输系统实施协调发展的前提和实现 途径。由于综合交通运输体系的复杂性，单纯的定性分析不足以从总体上把握系统的 行为特征和功能特征，因此，如何从定性与定量相结合的角度衡量综合运输的协调发 展与合理配置，揭示系统运行的内在规律显得非常重要。 2 东南大学硕士学位论文第一章绪论 1 2 i 研究目的 系统理论认为：系统整体功能的完善有赖于子系统功能的健全和协调，子系统功 能的协调和有机的统一将使整体功能更加完善，从而产生i + i 2 ，即大于各子系统功 能的代数和。综合交通运输体系有铁路运输、公路运输、水运、航空运输和管道运输 等五种运输方式组成，包含元素多，且它们之间关系复杂。 本文主要从系统工程理论和协同学思想出发，通过研究综合交通运输系统的运行 与管理过程，合理调节配置各种运输方式在国家和区域经济中的比重，建立综合交通 运输体系的有效评价指标机制，量化评价各种交通运输方式的比重，判定综合交通运 输体系的整体协调度，从而可以有效地评价与监测综合交通运输发展的状况，以便为 各级部门决策提供依据，构建管理科学、竞争有序、优势互补的综合交通运输体系， 从而使交通运输与社会经济、环境资源等协调有序健康发展，为国民经济的发展提供 支撑作用。 1 2 2 研究意义 发达国家在形成和发展本国综合交通运输体系的过程中，受不同历史时期生产力 发展水平和技术进步的制约，各种运输方式在经济社会发展中的地位、作用大体上呈 现了交替变化状况，其技术经济特征也在不断变化和发展之中。当今已进入各种运输 方式优势互补、共同发展的局面。建国之后，经过五十多年的发展，我国公路、铁路、 水路、航空和管道等五种运输方式都得到了很大发展，初步形成了综合交通运输体系 基本框架。我国综合交通运输体系的发展在遵循上述基本规律的同时，还存在许多与 我国经济基础、政治体制、经济体制等基本国情相适应的特点。我国综合交通运输体 系在理论研究和实际应用方面，还不能满足当前和未来经济社会和交通运输发展的需 要，特别在综合交通运输体协调发展方面，还存在一些难以回避的重大人是、理论和 实践问题，需要认真的加以研究和解决。深入考察和研究综合交通运输体系的协调发 展，不仅是经济社会和交通运输发展的迫切需要，而且可以产生巨大的经济效益、社 会效益和环境效益，影响深远，意义重大。 进入新世纪以来，我国经济和社会的发展对客货运输的需求继续加速增长，并且 向多元化和个性化方向发展。我们必须既要考虑某一种运输方式竞争与生存发展问题， 更要考虑各种运输方式的协调发展，有效发挥各种运输方式的综合能力。强劲的经济 东南大学硕士学位论文第一章绪论 和社会发展势头，经济全球化和市场化改革的推动，高新技术发展带来的新的运输生 产力，社会主义市场经济体制的不断完善，以及我国政府与深化改革、扩大开放总方 针的正确指引，都将有效推动畅通、安全、便捷的综合交通运输体系的建立健全。 在理论研究方面，本文建立综合交通运输体系协调发展定量分析模型，为能在实 践中应用进行协调管理研究，为在全国获示范区内进行综合运输协调发展的比较研究 做初步的理论与方法的准备。 在实际应用方面，通过实例对综合交通运输体系协调发展程度和状态的定量分析 与评价，为综合运输实施协调发展模式提供应用范例，架起了综合运输协调发展理论 与实践的桥梁，对政府的宏观调控和交通运输资源的优化配置起到了很好的指导作用， 有重要的现实意义。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 2 0 世纪2 0 年代末，英国首先出现了“c o o r d i n a t i o no f t r a n s p o r t ”、“i n t e g r a t i o n o f t r a n s p o r t ”的提法。当时使用最多的是“c o o r d i n a t i o n 一词，英国政府曾为此提 出了“使一切可能利用的交通工具协调发展”的交通政策课题【i 】。美国在1 9 4 0 年的运输条例中明确指出：运输系统具有多种方式的性质；国家对各种运输方 式实行公平待遇，承认和保护各种运输方式的内在优势，防止运输方式之间过度 的竞争。2 0 世纪6 0 年代，“c o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o n 已成为美国最高决策者的 思考对象，从美前总统肯尼迪在1 9 6 2 年4 月5 日给国会的咨文“t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m o f o u r n a t i o n 中不难看出，“c o m p r e h e n s i v e 指的是综合运用税收、劳工、竞争 等政策及其费率、服务等管制，以保证各类运输活动同其在国家发展中的地位和 作用相称。英国交通理论家w 威廉斯将“i n t e r m o d a lc o o r d i n a t i o n 定义为：使两种 或两种以上的交通工具相结合，实现旅客和货物的直达运输。r 比庆的著作 c o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o np l a n n i n g 以及d 洛克林的运输经济学均有专门 章节论述运输协调( t r a n s p o r tc o o r d i n a t i o n ) 问题。美国长期从事综合运输研究的专 家g 穆勒，在其1 9 9 9 年出版的综合货物运输( 第四版) 一书中指出，综合运 输体系是一个客货运输体系，其运输过程的各个组成部分，都有效地相互连接和 相互协调，同时具有较大的灵活性。自1 9 9 4 年4 月开始，美国国家科学技术委员会 4 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 ( n t s c ) 陆续向国会提交了四份报告，包括美国运输科技发展战略、国家 运输技术规划、国家运输战略性研究规划以及摩根技术和运输的未来项 目规划，它们共同构成了一个详尽完整的新世纪交通运输发展战略规划，提出 了美国交通运输系统的发展目标是建立一个运输范围通达全球、运输方式彼此协 调、以智能化为特征并在环境上友善的综合运输系统。 1 9 7 5 年前苏联运输经济权威t c 哈恰图罗夫院士把铁路、内河、海上、汽车、 航空、管道等运输方式总括为运输综合体。其研究和工作的重点侧重于运输枢纽 内各运输方式的协调和配置，尤其是技术作业过程的协作，及各种运输方式的多 式联运和协作【l 】。前苏联运输经济专家提出的综合运输理论思想，本意是为充分发 挥各运输方式的优势，通过计划经济的各种手段，使各种运输方式协调发展。但 由于人为因素过多，市场对交通运输资源及社会资源的基础性配置作用没有纳入 其中，尽管当时不少运输界的人士曾从理论上和实践上曾做过极大的努力，到头 来效果不佳。由此可见，综合运输问题不能忽视市场机制的协调因素。 总之，综合运输自提出之后，在经济发达国家，如美国、前苏联、西、欧以 及日本等国，已经取得了很大的发展，它的优势及其在经济发展中的作用日益显 著，并逐渐成为世界各国交通发展的方向。各国都在根据本国的自然地理、经济 和社会发展、技术进步等条件，制定运输政策并作些理论探索。在经济发达的资 本主义国家，各种运输方式之间是相互竞争，运用运价和提高服务质量来争夺客 货运市场。在自由竞争的基础上，政府通过协调运输与经济和社会发展关系来推 动各种运输方式的综合利用和协调发展。 1 3 2 国内研究现状 我国于1 9 5 9 年成立了综合运输研究所，四十多年来，综合运输所倡导并遵循 的就是要从整个运输系统的角度，促进各种运输方式的协调发展和综合利用，并 以建立综合运输体系，实现旅客和货物全程无缝隙运输作为最终目标。 2 0 世纪8 0 年代，我国运输经济专家完善形成了较为系统的综合运输体系的理 论思想。经过1 0 多年的理论发展和进一步的实践，综合运输体系的概念又得到了 补充和完善。 现代的综合运输体系的理论思想可概括为：为满足国民经济和社会发展的需 要，以及客货用户的要求，而目前对铁路、公路、水运、民航、管道五种现代运 5 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 输方式的研究，多偏重于定性研究，很多学者、专家对交通的协调发展方面进行 了一定的论述t 长安大学、吉工大的老师分别提出过交通运输协调发展的定义与 评价的指标体系；上海海运学院汪传旭老师对交通运输与经济的协调发展做了研 究，建立了部分量化分析的模型。但对其系统性质，协调发展的概念、目标，及 协调发展程度的定量化研究方面缺乏整体的、系统的定性和定量两方面的研究。 目前国内外对综合运输系统协调发展的有关研究和应用主要体现在以下几个方 面： ( 1 ) 对综合运输体系的概念、内涵、目标及意义的认识和宣传，如国家有关部 委的领导发表了系列文章； ( 2 ) 对交通运输系统协调发展评价指标体系的建立进行了初步研究；。 ( 3 ) 对交通运输系统与经济系统协调发展程度的部分定量评价研究； ( 4 ) 对可持续发展系统及复合系统协调性定量描述的研究。 王维国研究了人口、经济、社会、科技、环境和资源相互协调发展问题，并 对协调发展的理论与方法进行了较为系统的研究f 2 】。曾珍香研究了一般系统的可持 续发展的分析和评价方法问题【3 1 。穆东运输数据包络分析研究了系统的协同问题f 4 】， 并对资源型区域的协同发展作了评价嘲。张生瑞运用协同学的概念和可持续发展的 一些方法对交通运输系统协调发展做了初步探讨【6 1 ，但还没有合适的方法去解决他 提出的评价指标量化问题。汪传旭运用协同学原理分析了可持续交通运输问题， 并提出了有序度的概念f 7 1 。但这些文献都没有针对中国综合交通运输子系统间的协 调发展程度做深入研究。 这些研究从不同的角度、以不同的理论基础对综合交通运输体系协调发展进 行了研究，取得了一定的成果，但是研究的手段、研究方法比较简单，定性研究 得成分多、定量研究较少，而且复杂系统建模的理论和方法没有很好地应用其中， 建模程度较低。 1 4 论文的主要内容及其框架 本文借鉴系统理论和综合运输协调发展研究的成果，针对当前综合交通运输 系统协调发展研究中的薄弱环节，以系统理论为指导，特别是以协同学原理为指 导核心，运用定性分析和定量分析相结合的方法对综合交通运输系统协调发展的 6 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 理论问题进行探索研究。 综合交通运输系统协调发展研究包括内容很多，一般有：交通运输方式间协调 发展；交通与社会经济环境协调发展；基础设施与路网运输协调发展；运输网建 设整体协调发展；运输网建设与养护、管理协调发展：“硬件 与“软件 协调发 展等方面。我们这里重点对包括综合交通运输系统整体协调发展、子系统之间协 调发展和子系统内部协调发展三方面进行研究。主要内容如下： 第一章，对国内外研究概况及存在问题进行了分析，并指出了本文研究的主 要内容和目的。 第二章，介绍了综合交通运输体系协调发展研究的基础理论，阐述了综合交 通运输系统的概念及协同学原理及系统协调发展的协同学理论。 第三章介绍了综合交通运输体系协调发展系统分析和协调度研究，分别阐述 了综合交通运输体系协调发展概念和内涵，并对综合交通运输体系协调发展机制 进行分析，提出了综合交通运输体系协调发展评价指标体系。定义综合交通运输 体系协调度的概念及模型，并建立综合交通运输体系协调发展状态模型。 第四章运用实例来分析综合交通运输体系协调发展。本文依据系统理论及交 通运输发展理论，采用理论分析和数据分析相结合的方法，从而实现了理论研究 与实践应用的统一。 第五章对本文的研究成果和不足进行了总结，同时对后续研究给予了展望。 本文的研究框架如图1 1 所示。 7 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 图1 1 论文的研究框架 8 东南大学硕士学位论文第二章综合交通运输体系协调发展研究的基础理论 第二章综合交通运输体系协调发展研究的基础理论 概述综合交通运输体系的基本内容，阐述我国综合运输体系的现状与未来展 望；从协同学角度出发，对系统的协调发展进行描述；分析了系统理论及其在系 统协调发展研究中的应用思路，明确系统理论对综合运输系统协调发展研究的指 导作用，从而指出该问题的研究思路。 2 1 综合交通运输体系概述 综合运输是研究各种运输方式协调发展与综合利用的学科，它是伴随着现代 科学和工业的发展以及现代运输业的发展而产生的。 1 9 世纪以前，交通运输仅包括以自然力为主的水运和人力、畜力运输。1 9 世 纪之后，随着科学技术及大工业的发展，蒸汽机、内燃机等的发明，铁路、公路、 航空和管道等现代运输方式相继诞生，并且迅速发展，水运业也因动力装置变革 而空前活跃。i s 】尤其是近5 0 年代以来，高速公路也航空运输的快速发展，使各种 运输方式以其特有的技术经济特性，在交通运输体系中相互影响，相互促进，交 通运输进入了综合发展时期。1 9 】 分析比较各种运输方式的优势和特点，调整各种运输方式的分工和配合，实 现各种运输方式取长补短，形成各种运输方式协调发展的综合运输体系，以取得 交通运输效率最大化，充分满足社会经济和人民生活对交通运输的需求，这是交 通运输业面临的新课题、新任务。【1 0 】综合交通运输学科正是为了解决这一基本问 题而诞生的，综合交通运输体系是运输生产力发展到一定阶段的产物。 综合交通运输体系是指由各种运输方式构成的、相互协调及合理利用、共同 完成旅客和货物运输的系统。在不同时期和不同国家，由于国情不同及社会经济 发展水平的差异，产生了对各种运输方式的不同需要，从而形成了各具特色的综 合交通运输系统。【1 1 】因此，综合运输学科也是研究建立适合本国国情的综合交通 运输体系的科学。【1 2 】综合交通运输体系是由一个国家和地区的经济地理条件决定 的，为了更好地让各种运输方式协调发展以适应经济发展的需求，应根据本国和 本地区的实际情况，分清重点，以发展重点运输产业为主，辅以其他运输方式的 9 东南大学硕士学位论文第二章综合交通运输体系协调发展研究的基础理论 补充，建立一种适合当地发展需求的综合交通运输体系。 1 3 】综合交通运输体系的 构成及外部影响可以用图2 1 表示： 图2 1 综合交通运输体系构成及外部影响 l o 东南大学硕士学位论文第二章综合交通运输体系协调发展研究的基础理论 从外在形式上看，综合交通运输体系就是指与现代社会经济发展需求相适应 的、由至少两种运输方式构成且各种运输方式能够各司其职、各展其长的运输系 统。从本质上看，综合交通运输体系具有如下几个的基本特征： ( 1 ) 关联性。也就是说构成综合交通运输体系的各种运输方式有机联系在一 起，既有分工又有合作，作为一个完整便捷的系统来满足经济社会发展的需求。 ( 2 ) 有效性。通过多种运输方式的分工协作，能够形成效率更高、效益更好 的运输能力。 ( 3 ) 动态性。不同的运输方式有不同的发展历程，仅从运输方式构成来看， 综合交通运输体系随着社会经济的发展而不断发展变化，而且每种运输方式及五 种运输方式的整合都具有现代技术经济的水准。 ( 4 ) 社会性。不同的社会条件( 包括自然、人文、经济、政治等方面条件) ， 综合交通运输体系的构成必然不同，这是由运输需求特性及运输方式特性共同决 定的。 当前，各种运输方式都各自相对独立的运输网络，没有单一运输方式的网络， 就没有整个运输体系。但是单一运输网络在某种程度上都存在局限性，均无法满 足全部运输需求，解决不了所有的运输问题。这是因为根据系统论知识，各个运 输网络的最优化之和不等于整个运输系统的最优化。因此，各种运输方式的网络 应服从于整个运输系统的需要，在发展各自的网络时应以建立综合交通运输体系 为前提，相互衔接，相互协调。此外，各种运输方式的能力之和病不能代表综合 运输能力，所以在制定交通运输发展规划时，应该将交通运输业作为一个整体进 行考虑，使铁路、公路、水运和航空、管道既有合理分工，发挥各自的特点和优 势，又有相互协调，使各种运输方式得到综合发展和综合利用。 “十一五”期间我国将进入经济、社会与环境全面协调发展的新时期，是实 现十七大提出的“实现全面建设小康社会奋斗目标的新要求目标的重要阶段。 同样，综合交通运输体系也必须符合发展协调性的时代要求，科学发展观要求我 国综合交通运输体系的发展要注意保持几个协调：一是交通运输方式内部协调发 展；二是交通运输之间的协调发展；三是交通运输与环境、资源保护协调发展； 四是交通运输与经济协调发展。【1 4 】 2 2 协同学原理及系统协调发展的协同学理论 l o 东南大学硕士学位论文 第二章综合交通运输体系协调发展研究的基础理论 从直观意义上讲，系统的协调是指在系统内部的自组织和来自外界的调节管 理活动( 即他组织) 作用下，其各个组成子系统之间的和谐共存，以实现系统的整 体效应。从协同学角度分析综合运输系统协调发展的特征，有助于完善本研究的 理论基础。 2 2 1 协同学原理简介 协同学( s y n e r g e t i c s ) 是由著名学者h 哈肯( n e r m a n nh a k e n ) 于1 9 6 9 年创立的。 协同学的任务是处理由许多子系统组成的系统。【搭1 哈肯认为协同学是- 1 1 横断科 学，它研究系统中子系统之间是怎样合作以产生宏观的空间结构、时间结构或功 能结构的。协同学特别关注这些结构以自组织的方式出现的情形，进而研究支配 这些自组织过程的原理。它将系统进化的机制归之为竞争和协同，因为一个系统 一 内存在着许多子系统，它们之间存在着复杂的非线性相互作用，子系统的运动形 式也是复杂多样的。子系统的局部通过协同可以形成优于各部分运动之和的整体 宏观运动形式；它们之间的相互制约、抵消也会使系统整体出现劣于各部分运动 之和的杂乱无章的运动形式。1 1 6 1 哈肯认为系统演化的动力来自于系统内部子系统之间的竞争和协同作用。竞 争与协同是同时发生的，是同一过程，甚至可以用“竞争”一词指代竞争与协同 的过程。【l7 】在自组织的舞池中，竞争发生在相邻的舞者对旋转方向的选择上，其 裁判规则就是简单多数即可，少数人服从多数人的选择，就意味着多数人的主张 得以实现或利益得到保护。而尽管少数人被迫改变运动方式，但总体的运动模式 形成后，这些少数人也将得利。因此，这个故事和亚当斯密所说的“通过看不 见的手，如果每个人的私利能够得到满足，那么全社会的福利也将增加有异曲 同工之妙。1 1 8 】实际上，经济系统也是自组织的系统，竞争是物质运动的动力源泉。 竞争是万物之母。 有竞争就有协同的存在。自组织舞池中协同的作用表现为放大某一占优的运 动模式，起到放大器的作用，从而为统一运动模式的形成奠定基础。竞争形成了 多种运动模式的碰撞和比较，协同则整合了那些不占优势的运动模式，因此，在 前面说竞争和协同能够成为同一过程。n 9 】在经济系统的运行中，我们对待竞争和 协同的关系一直处于不正常状态。在计划经济时代，我们选择协同，抑制竞争。 没有竞争，就没有多样化的基础，也就失去了多种选择的可能性，结果经济走到 东南大学硕士学位论文第二章综合交通运输体系协调发展研究的基础理论 了崩溃的边缘。【2 0 1 现在我们又往往只强调竞争，忽视了协同，尤其是在各个经济 体，如地区和城市之间，为了强化所谓的“竞争力而关起门来搞经济，造成很 多问题出现。 2 2 2 综合交通运输体系协调发展变量的选择 序参量是协同学的基本概念。在复杂系统中众多的变量，绝大多数在临界点 附近阻尼大，衰减快，对系统相变的整体过程影响不大，只是少数变量不仅不衰 减，而且始终左右着系统演变的进程，即所谓的“慢弛豫变量 或称“序参量 。 2 h 协同学处理自组织问题的程序大致分为三步：第一步，作线性稳定性分析，确 定稳定模和不稳定模：第二步，使用支配原理消去稳定模，建立序参量方程：第三 步，解序参量方程，决定系统的宏观结构。 具体来说，首先将控制参数调到临界点，使系统线性失稳，这是系统性质发 生急剧改变的前提。然后，分析g 中各分量演化的快慢，或g 的各模式演化的快慢。 如果快慢悬殊，就可以消去快弛豫变量或快弛豫模式，得到一个或少数几个慢变 量和慢变模式的封闭方程，成为序参量方程。 支配原理的巨大威力在于把数学上难于求解、甚至无法求解的一组非线性方 程简化为少数几个甚至一个序参量方程。而这一个简化手续远不止是数学上的过 程，更大程度上是物理图像上的明朗化，即找出了“带头( 处于支配地位) 的变 量或模式，按协同学的基本原理，认为这些变量和模式决定着系统的宏观结构， 哈肯称这些变量或慢变量模式为序参量。 最后，必须分别在忽略涨落和考虑涨落的两种情形下求解序参量方程，以便 得出物理结论说明或预言自组织现象。 自组织理论认为，系统运动状态的改变是由于系统内部非线性相互作用以及 子系统的协同作用的结果，外部环境向系统输入物质和能量，对系统的相变提供 了一个条件，并不能简单作为控制作用，系统的有序不是来自外部，而是系统内 部自发产生的。正如协同学原理所指出的，系统各部件( 子系统) 之间相互协作和 协调的结果，将使整个系统形成一些微观个体层次不同的新的结构和特征，也就 是说，可以在宏观层次上形成某种整体效应或通过自组织方式形成宏观结构。 具体某一区域的综合交通运输协调发展系统而言，简而言之，可以从以下三 1 2 东南大学硕士学位论文第二章综合交通运输体系协调发展研究的基础理论 个方面来选择变量来描述系统，即s ：综合交通运输体系自身发展水平，y ：综合 交通运输体系各子系统之间协调发展程度。矿：环境、经济、能源对综合交通运 输体系的影响程度， 因此有 c d c t ： s ，v ，w ( 2 1 ) 其中，s = 墨( f ) ) 描述综合交通运输体系的自身发展水平。f 表示时间，i = l ，2 ，研。 m 表示综合交通运输体系协调发展的分指标项数。 v = v a t ) ) k = 1 ，2 ，。表示综合交通运输体系各子系统之间协调发展程度。 可以通过各子系统相互之间协同作用关系来表述。 形= 呢( f ) = 1 ，2 ，p 。表霉环境、经济、能源对综合交通运输体系的影响 程度，p ：影响指标的个数。 以上是从中观层次选择了综合交通运输体系的系统变量，当然，由于影响因 素过多，且难以精确表达，因此在实际应用中，还需要定性定量相结合的办法来 确定。 2 2 3 系统协调发展的协同学描述 协同学对系统的描述可分为三个层次，即微观、中观和宏观。协同学主要采 用中观变量描述系统，因为协同学主要研究系统结构的产生，宏观层次的系统描 述相当于直接描述作为整体的宏观结构，这对于说明结构的出现无济于事，而采 取合作行动以产生宏观结构的子系统也常常不是微观层状的： 协调作为一种管理职能，是围绕组织发展目标对组织整体中各种活动的相互 联系加以调节，使这些活动有机地结合在一起，减少矛盾，相互协调，促使组织 目标的实现。从协同学的角度看，协调是指系统之间或系统组成要素之间在发展 演化过程中彼此的和谐一致：这种和谐一致的程度称为协调度。为实现上述的和谐 一致而对系统采取的若干调节控制活动称为对系统施加的协调作用。所有可能的 调节控制活动( 即协调作用) 及其所遵循的相应的程序与规则称为协调机制。协调 机制则反映了协调作用的选择与作用规律。协调、协调作用、协调机制与协调度 构成了本文系统协调的概念。 综合交通运输系统的各子系统间存在着复杂的相互作用，只有这些相互作用 产生协调效应，才能推动综合交通运输向协调有序的方向发展。人类的作用就是 东南大学硕士学位论文第二章综合交通运输体系协调发展研究的基础理论 要对综合交通运输系统各子系统进行协调，以实现其协调发展。协调是实现协调 发展的手段，协调发展是协调的目的，各子系统( 或要素) 是协调的对象。 综合交通运输体系内部相互作用关系极其复杂，全面、清楚地分析各因素 间的关系是十分困难。运用协同学原理，发现综合运输系统演化规律，促进系统 协同有序发展，具有十分重义。 1 4 东南大学硕士学位论文第三章综合交通运输体系协调发展系统分析与协调度研究 第三章综合交通运输体系协调发展系统分析与协调度研究 本章应用系统原理，探讨综合交通运输体系的协调发展问题，具体分析各交 通方式内部协调发展问题，及各交通方式之间的协调发展问题，以及与外部影响 因素( 经济、环境、资源) 之间的协调发展问题。并对综合交通运输系体协调发 展问题进行定量分析，提出综合交通运输体系协调发展评价指标体系的构建思路、 原则和结构，分析评价指标具体分析方法与选取过程；充分考虑方法的科学和实 用性，力求做到对综合交通运输体系协调发展程度、状态定量分析评价有理论指 导作用和实际应用价值，建立了综合交通运输体系协调发展概念模型和状态模型。 3 1 综合交通运输体系协调发展概念及内涵 3 1 1 综合交通运输体系协调发展的概念 综合交通运输体系是一个开放系统，它不断与外界进行物质与能量的交换； 同时各运输方式都在独立地完成客货运输任务，自成体系地满足运输需求，但每 种运输方式都受到其它运输方式的共同作用，各运输方式之间经历着由独自发展， 到激烈竞争、再到协调发展的过程。 综合交通运输体系协调发展，是指构成综合交通运输体系的各组成部分、各 要素之间相互配合、相互补充与相互协作，按照一定的要求和服务目标，共同完 成交通运输系统任务的动态过程。按照系统论的观点，综合交通运输系统是一个 包含多个子系统( 各运输方式) 的复杂系统，其复杂性主要体现在其构成要素的多 元性、相互关联的动态性与多样性、系统内部动态性上，表现为物质循环、能量 流动、信息传递与价值增值等形式1 2 2 1 。 综合交通运输体系的协调发展，对我国生产力的布局和区域经济发展战略具 有重要的影响。由铁路为骨干，公路为基础，水运、民航、管道等运输方式共同组 成的综合交通运输体系，对资源的合理开发和利用，对保障生产力战略目标得以 顺利实现，对改善投资环境，方便货物流通和人员往来起基础作用，同时合理的 运输网络的布局和各种交通运输方式的协调发展，也对人口的有序移动产生积极 影响。综合交通运输必须要适应产业结构变化的运输结构调整，特别是高效、快 东南大学硕士学位论文第三章综合交通运输体系协调发展系统分析与协调度研究 速的交通运输，对加快高科技产品的流动，降低工农业产品流通及消费成本具有 重要意义；最后，综合交通运输体系发展必须与环境、资源相协调，其一，发展 交通必须占用土地，即便是航空、水运也因建设机场和港口而占用一定的土地资 源；其二，交通运输工具和设施建设也需要大量的钢材，水泥等，对资源消耗量 大；其三，交通运输对能源的消耗，特别是对石油产品的消耗占其生产量的很大 部分；其四，交通运输业对环境还会造成很大影响，主要是对环境的污染。如汽 车尾气、交