第一章运输系统

概念介绍系统(Systems)交通系统、商业系统、金融系统、工业系统、农业系统、教育系统、经济系统、文艺系统、军事系统、社会系统等等。定义：系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的意思。一般系统论认为系统是：由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念，表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。

系统工程(SystemsEngineering)是系统科学的一个分支，实际上是系统科学的实际应用。可以用于一切具有大系统的方面，包括人类社会、生态环境、自然现象、组织管理等，如环境污染、人口增长、交通事故、军备竞赛、化工过程、信息网络等。系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按一定目的进行设计、开发、管理与控制，以期达到总体效果最优的理论与方法。系统工程是一门工程技术，但是，系统工程又是一类包括了许多类工程技术的一大工程技术门类，涉及范围很广，不仅要用到数、理、化、生物等自然科学，还要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学科。系统工程所需要的基础理论包括，运筹学、控制论、信息论、管理科学等。

系统工程的目的是解决总体优化问题。系统工程，分开来看，就是系统加工程。这两个概念本身就是集大成的概念，他们要有意义必须加上定语。研究是科学领域里的规律和方法论。关键在于，从整体，从大局，从制高点来看事物。

交通运输系统工程（学科）：这门学科的产生是伴随着我国系统工程学科、交通运输学科的发展而发展起来的，创建于1980年。

本课程的学习目的和学习重点学习目的：利用系统工程的思想和方法优化交通运输系统，为制定合理的交通运输管理体系提供科学的理论依据。学习重点：运输系统的分析、预测、优化控制、综合评价、决策以及模拟等。课程信息：学时：32学分：2成绩评定：10%平时成绩（作业+课堂表现）+90%期末考试成绩（闭卷考试）附录：交通运输研究生专业及方向★

交通运输规划与管理（主要研究方向）区域及城市交通系统规划；区域与城市交通运输管理；交通系统特性理论；智能交通系统及控制；运输经济与环境影响评价；交通系统的可持续发展理论。★

道路与铁道工程（主要研究方向）路面结构设计与新材料；路面结构水害分析与排水系统设计；沥青与改性沥青及其添加剂的研究；水泥混凝土路面、沥青路面的长期使用性能；公路沥青路面与水泥混凝土路面养护与加铺层设计；软土地基处理技术与工程效果评价；路基工程压实、边坡稳定与防护技术研究；高速公路评价的基本理论与方法；现代高速公路路线几何设计；GPS的基础理论、ITS技术与工程应用研究；高速公路运输管理研究。★

桥梁与隧道工程（主要研究方向）桥梁结构计算理论与分析方法研究；新型材料在桥梁结构中的应用研究；桥梁结构的耐久性及工程对策研究；桥梁监测、检测及加固技术研究；隧道结构分析方法、施工技术与监控技术研究。★

交通信息工程与控制（主要研究方向）交通图象处理与识别；道路、交通信息检测技术与智能仪器；智能交通管理与控制；高速公路通信、监控与电子收费系统；交通信息管理系统；智能运输系统的基础理论；ITS与现代物流；都市圈轨道交通规划研究。★

岩土工程（主要研究方向）桩基动力学研究；特殊地基与软土地基处理；地铁工程信息施工与监测技术；环境岩土工程。★

载运工具运用工程（主要研究方向）物流技术；城市轨道交通运营管理；道路运输管理；综合运输。绪论以机器应用为标志的近现代交通运输业，大致经历了四个发展阶段：以水运为主的阶段（18世纪～19世纪上叶）；以铁路为主的阶段（19世纪30年代～20世纪30年代）；公路、航空、管道三种运输方式崛起的阶段（20世纪30年代～20世纪50年代）；五种运输方式协调发展的综合运输体系阶段（从20世纪50年代开始）。1.交通运输方式水路运输特点：沿海、内河水运系统的投资少、运输能力大、占地少、干线运输成本和能耗低。在沿海和内河有水运条件的地方，应成为大宗和散装货物的重要运输方式之一，也可以承担沿海内河的客运任务。一般来讲，远洋航运比沿海、内河水运的运输能力更大、运输成本和能耗更低。公路运输特点：公路运输系统建设周期短、机动灵活，可以对城乡广大地区实现门到门直达运输，是短途客货运输的中坚力量。随着公路状况的改善，汽车技术的进步，公路运输将成为高档工农业产品以及中距离客运的重要力量。铁路运输特点：铁路运输系统受自然条件影响较小，运输能力大，运输成本低和能耗较小、速度较快，通用性好，是中、长途客货运输的主力。航空运输特点：航空运输尽管成本和能耗高，但具有建设周期短、运输速度最快、受地形限制较小等特点，在长途客运和精密仪器、鲜活易腐货物运输中有明显优势。管道运输管道运输系统投资少、建设周期短、运输能力大、占地少、受自然条件影响小，一般适合天然气和流向较集中的原油和成品油运输，也可以将煤炭等固体加工为煤浆后通过管道运输。综合运输方式

水运、铁路、公路、航空和管道五种运输方式，正在逐步走向协调发展，形成一个整体，构成一个现代化的交通运输体系，应此对于从事交通运输管理的工作者来说，掌握运输系统工程的方法，合理制定运输测略，将具有十分重要的意义。应用系统工程方法去解决运输系统的问题时，有两个重要的特点：

1.从系统的观点出发；

2.建立问题的系统模型。所以，本课程主要在论述系统思想和系统理论的基础上，详尽的介绍了系统工程的分析、预测、控制、评价、决策、模拟等方法及其在交通运输系统中的应用。主要内容:1.系统的概念。2.交通运输系统的结构及特点。重点:1.系统定义的理解。2.系统特性的理解。第一章运输系统1.系统是由两个以上的要素组成的整体。2.系统的诸要素之间、要素与整体之间、以及整体与环境之间存在着一定的有机联系。3.系统要素之间的联系与作用必产生一定的功能。共同点系统是由相互联系、相互作用的诸要素组成的具有一定功能的有机整体。第一节系统的概念一.系统城市交通综合系统道路交通条件交通环境条件路段交通系统路口交通系统交通设施系统公共交通系统行人交通系统交通管理系统企事业单位分布停车场分布公交站点分布居民住宅分布公共场所分布第三产业网点分布道路交通运输系统汽车场站枢纽配套服务设施人客车货车客运场站枢纽货运场站枢纽装运设施停车场维修站加油站通讯设施调度设施驾驶人员乘务人员维修人员管理人员乘客二、系统特性:整体性、相关性、目的性和环境适应性1.整体性整体性是指系统的各要素之间存在一定的组合方式，各要素之间是相互统一和协调的，系统整体的功能不是各组成要素功能的简单叠加，而是呈现出各组成要素所没有的新的功能。并且整体功能大于各组成要素的功能之和。例如：“三个臭皮匠等于一个诸葛亮”。当然，相互作用及相互影响也可能是消极的，数学上称其为“负”的。"三个和尚没水吃"，其原因是他们的能量消耗在内耗上。2.相关性相关性是指各要素是相互联系、相互作用、相互依存、又相互制约的。（1）系统结构上看是分层的（“层次性”）行政系统分为科、处、局、部、委…；军事系统分为排、连、营、团、师、军…都是系统表现出的层次性。

（2）系统要素间的关联性比如道路交通控制系统，由交通网、运输工具、信号控制等要素在这个系统中是相互关联的，通过它们之间的协调关系，使交通网上的运输工具有条不紊地运行。

4.环境适应性环境适应性是指系统随环境的变化而存在的性质。任何一个系统都存在于特定的环境之中并与环境不断进行物质、能量和信息的交换。系统离不开环境，而且必须适应环境的变化，否则系统将不能存在。3.目的性

任何一个系统都有它的目的，否则，也就失去了这个系统存在的价值和意义。三、系统理论20世纪40年代形成的“老三论”一般系统论:1947年奥地利生物学家贝塔朗菲提出控制论:1948年美国数学家维纳提出信息论:1948年美国科学家申农提出20世纪70年代形成的“新三论”耗散结构理论:比利时物理学家普利高津提出

协同论:联邦德国物理学家哈肯提出

突变论:法国数学家托姆提出四、系统分类

系统是以不同的形态存在的，根据系统生成的原因、反映的属性不同，可以对系统进行各种各样的分类：1．自然系统和人造系统——以系统形成的原因进行分类。●自然系统是由自然物为要素形成的系统。●人工系统是由人类制造、加工的要素形成的系统。2．实体系统和概念系统——以形成系统的要素是有形的还是无形的进行分类。●实体系统是以矿物、生物等实体组成的系统。●概念系统是由概念、原理、原则、方法、制度等观念性的非实体所组成的系统。4．静态系统和动态系统——以系统的形态是否随时间变化进行分类。●静态系统：不随时间而发生变化的系统。●动态系统：随时间而发生变化的系统。3．封闭系统和开放系统——以系统是否与外界环境有物质、能量或信息交换进行分类。●封闭系统与外界环境不发生任何形式的交换。●开放系统与环境有相互关系，能从环境得到输入，并向环境输出。在交通运输系统中，实际上存在的系统大多是自然系统与人造系统复合而成的系统，如交通控制系统、交通网络系统、公路运输系统等。一、交通运输系统的结构及特点第二节交通运输系统铁路运输公路运输水路运输航空运输管道运输五个子系统交通运输系统1.铁路运输系统优点：1）全天候运输；2）输送能力、通过能力大，直达速度快；3）运输成本较低。缺点：投资大、建设周期长、占用土地多。2.公路运输系统优点：1）机动灵活，运输方便；2）实现门到门直达运输；3）中短途运送速度快；4）始建投资少，资金周转快；缺点：运量小，运输成本高（汽车0.6、铁路0.06元/

吨公里）；污染环境；交通事故率高。4.航空运输系统优点：1）运输速度快，机动性大；2）建设周期短，投资少；3）舒适、安全。缺点：载量小、运输成本高、受气候条件限制。3.水路运输系统优点：1）载运量大，航道通过能力高；2）运输成本低，投资少；3）运输货种不受限制。缺点：航运速度慢、换装倒载环节多、受地理条件和季节气候影响大。5.管道运输系统优点：1）运量大、运程短、占地少；2）受气候条件的影响小，便于长期稳定运输；3）可在调度指挥系统中心实现远程控制；4）耗能低、运费低，漏失污染少，安全性好。缺点：承运的货种比较单一(主要是油、气和煤炭)，仅适用于单向、定点、量大的货物运输。(1)交通运输系统对于国民经济系统具有基础性。

交通运输系统的基础性表现在工农业生产、人民生活及其它社会经济活动诸方面对交通运输系统有着普遍的需求性，交通运输系统是社会经济最基础的子系统，是其它子系统得以有效运转的主要载体。(2)交通运输系统对于空间、地域与时间具有较强的依附性，即具有不可挪动性。●交通基础设施(路网、港口、车站等)在空间和地域上不能挪用，必须就地兴建。●运输能力在时间上不能挪用。要长期有计划地、持久地建设和积累。二、交通运输系统的性质及地位与作用1.交通运输系统的性质(4)交通运输系统内部各种运输方式在一定程度上具有可替代性。在完成具体的运输任务时，对运输方式、运输工具的选择上在一定程度上可以优化选择。正是由于这种可替代性才使得发展综合运输体系成为可能。(3)交通运输系统对社会和经济系统的贡献具有间接性和隐蔽性。●经济效益主要蕴含在运输对象拥有者身上。●运输需求是从其它社会经济活动中派生出来的，交通运输只是实现目标的手段。●交通建设项目本身的效益主要是通过对国民经济所带来的巨大效益来体现的。(1)交通运输系统是国民经济发展