180-页283交通运输系统分析课件

课程性质与地位《交通运输系统分析》是交通运输、交通工程、安全工程专业的专业基础课之一。本课程以系统工程的原理和方法，认识和分析交通运输体系，讲述交通运输系统分析的基本理论和方法。本课程培养学生掌握系统和系统分析的基本概念与方法，并着重培养学生了解和掌握交通运输系统分析的基本理论、基本方法和专业创新思维，使学生基本具备以系统思想和系统分析方法处理交通运输问题的能力。

课程讲授内容1、系统与系统工程2、系统分析3、交通运输系统分析导论4、交通运输布局与规划5、交通运输需求与供给分析6、交通运输通道系统分析7、交通运输枢纽系统分析8、区域交通运输系统分析9、交通运输系统分析案例学习方法与要求掌握课堂讲授内容，认真完成课堂作业；根据选题要求，提交专题报告；掌握系统分析的基本方法；注重应用分析。主要参考书目《交通运输系统分析》

张国伍西南交大出版社《系统工程》汪应洛机械工业出版社《系统工程理论、方法与应用》

汪应洛高等教育出版社《运输经济学导论》

许庆斌荣朝和中国铁道出版社第一章系统与系统工程系统的概念与属性系统工程的概念系统工程的发展与展望系统工程方法论第一节系统的概念与属性一、系统思想的发展系统观的形成与科学的发展密切相关。

古代哲学思想近代科学现代科学发展

15c下半叶19c三大发现整体、表象细节、局部系统观

“只见森林”

“只见树木”

“先见森林后见树木”从经验到哲学到科学、从思辩到定性到定量系统思想是进行分析和综合的辨证思维工具。从辩证唯物主义取得了哲学表达形式，从运筹学、控制论、各种工程学以及社会科学获得定性与定量相结合的科学方法，通过系统工程丰富了实践内容。整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。二、系统的定义奥地利生物学家贝塔朗菲：

处于一定相互联系中与环境发生关系的各组成部分的整体。综合各种观点反映系统属性的定义：

系统是由若干个可以相互区别、相互联系而又相互作用的要素所组成，在一定的阶层结构形式中分布，在给定的环境约束下，为达到整体目的而存在的有机集合体。三、系统的属性

1、集合性

2、目的性

3、相关性：非迭加性、系统不可还原性

4、阶层性：对整体的影响程度、相互作用形式不同

5、整体性：系统“新质”、整体对部分的约束作用

6、环境适应性国家政策市场研究技术经济预测竞争状况企业能力资金来源资源条件社会需求生产可能生产组织与控制物、财、人、信息生产控制库存控制质量控制成本控制资金回收产品销售服务调查经营目标产品开发经营计划生产技术准备技术文件劳动力劳动手段劳动对象环境分析经营决策与计划投入转换产出工业企业生产经营活动过程示意图

说明：

(1)系统的功能及其要素；

(2)系统的环境及输入、输出；

(3)系统的结构(最好用框图表达)；

(4)系统属性的表现。描述一个你熟悉的系统第二节系统工程的概念一、含义

SystemsEngineering,SE

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。二、特点

1、研究对象广泛；

2、新兴交叉学科；

3、定性分析与定量计算相结合的方法。SE强调以下基本观点：

(1)整体性和系统化观点（前提）

(2)总体最优或平衡协调观点（目的）

(3)多种方法综合运用的观点（手段）

(4)问题导向及反馈控制观点（保障）三、系统工程的理论基础

1、一般系统论(主要观点：系统、动态、等级) 贝塔朗菲1945年一般系统论属于逻辑和数学的领域，它的任务是确立适用于各种系统的一般原则。一般系统论沟通了自然科学与社会科学、技术科学与人文科学之间的联系，提出了研究各门学科的新的方法，使许多学科面貌焕然一新。一般系统论为系统思想的发展，使人类走向系统时代，奠定了理论基础。

2、大系统理论大系统的结构方案、稳定性、最优化、模型简化

3、经济控制论运用控制论方法分析经济过程

4、运筹学

一、朴素的系统思想在古代的应用

1、都江堰工程鱼嘴—岷江分洪；飞沙堰—分洪排沙；宝瓶口—引水工程；岁修养护制度。

2、孙子兵法“道、天、地、将、法”

3、田忌赛马

4、丁渭修复昭应宫第三节系统工程的发展与展望二、现代科技发展的需要

20世纪40年代，美国电报电话公司贝尔研究所第一次提出“系统工程”概念；二次世界大战中的应用；战后经济发展的需要(例：北欧跨国电网工程）。三、系统工程在我国的发展

1956年，运筹学钱学森教授

60年代，“两弹一星”中的应用

70年代后期，列入重点学科阶段时间重大工程实践重要理论与方法贡献I1930美国发展与研究广播电视正式提出系统方法（Systemsapproach）的概念1940美国实施彩电开发计划采用系统方法，并取得巨大成功美国Bell电话公司开发微波通讯系统正式使用系统工程（SystemsEngineering）一词II第二次世界大战期间英、美等国的反空袭等军事行动产生军事运筹学（MilitaryOperationsResearch）,也即军事系统工程本世纪40年代美国研制原子弹的“曼哈顿计划”运用SE，并推动了其发展1945美国空军建立兰德（RAND）公司曾经提出系统分析（Systemsanalysis）概念，强调了其重要性系统工程的发展概况III40年代后期到50年代初期运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算机的出现，为SE奠定了重要的学科基础IV1957H.Good和R.E.Machol发表第一部名为《系统工程》的著作系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇提出PERT（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。1965R.E.Machol编著《系统工程手册》表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念为现代SE奠定了重要的数学基础1961-1972美国实施“阿波罗”登月计划使用了多种SE方法，其成功极大地提高了SE的地位V1972国际应用系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立SE的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。70年代SE的广泛应用在国际上达到高潮VI80年代SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮四、系统工程的发展展望

1、多学科渗透和交叉

2、“软”科学

3、对大系统和复杂巨系统的处理五、应用

社会工程、宏观经济工程、区域规划、环境生态工程、能源、水资源、农业、工业企业、人口、军事、工程项目等。第四节系统工程方法论一、霍尔（Hall）三维结构方法论

知识维时间维逻辑维知识维（K）运筹学控制论社会科学工程技术……逻辑维（L）规划阶段设计阶段研制阶段生产阶段安装阶段运行阶段更新阶段时间维(T)明确问题指标设计方案综合模型化实施

决策最优化1、时间维2、逻辑维运行规划拟订方案研制生产安装更新明确问题系统指标设计系统方案综合系统分析（模型化）决策系统选择（最优化）实施

明确问题：

分析环境对系统的要求，收集资料。

1）问题的由来与背景；

2）问题的性质与条件

提出者、决策者、目的、环境；资源分析：人、财、物、技术、时间

3）性质与条件的匹配程度

4）调整达到两者平衡设定问题的方法：

直观经验法；预测法；结构模型法；统计分析法。系统指标设计：

目标及指标体系。方法：效用理论；费用/效益分析；风险估计。弄清问题目标选择方案设计建立模型决策最优化实施二、切克兰德软系统方法论

对于社会经济系统问题：与人有关、非结构问题、难以量化问题现状说明弄清关联因素建立概念模型比较改进概念模型实施目的是改善现状结构模型或有向图与改善现状有关满意(可行非最优)两种方法论的比较

相同点：问题导向；注重程序及阶段…

不同点：研究对象或应用领域、基本方法、核心内容或关键点…推荐阅读书目:《系统哲学引论》欧文·拉兹洛商务印书馆《一般系统论》贝塔朗菲社会科学文献出版社《系统论的思想与实践》切克兰德《系统思想的轮回》王诺大连理工大学出版社第二章系统分析系统生命周期的概念与阶段划分系统分析的概念、要素与步骤系统环境分析系统目标分析系统结构分析系统评价第一节系统生命周期的概念与阶段划分一、系统生命周期的概念

系统从开始到终了的时间。开始—提出或改造一个系统终了—系统脱离运行并为新系统替代二、阶段划分系统问题的提出系统建立系统运行系统实施系统更新、改造或报废预备研究详细研究总体研究发展期实现期运行期系统设计系统实施系统运行系统分析一、系统分析（SA）的概念

在选定的目标和准则下，分析构成系统的各部分的功能和相互关系，利用定量的方法提供可用的数据，借以制定可行方案，推断可能产生的效果，寻求系统整体效益最大化的策略。

系统分析是系统工程的核心内容、分析过程和基本方法。第二节系统分析的概念要素与步骤二、作用

承上——明确概念和目标，进一步探讨问题的实质

启下——对系统设计实施的可行性评价，避免失误，保证设计最优。

三、特点

1、以整体为目标

2、以特定问题为研究对象

3、运用定量方法

4、凭借价值判断

四、要素

1945年兰德公司提出系统分析的方法

1、目标（目的）

系统的总目标，系统分析的根据和出发点

要求：必要的、有根据的、可行的

2、替代方案

性能、费用、效益、时间上互有优劣，能进行对比的方案3、指标

技术性能、适应性、费用与效益、时间

4、模型与模拟

系统分析的基本方法，测算指标的依据

5、评价标准

综合反映指标：费用效益比性能周期比费用周期比交通运输系统指标体系能力增长指标运输速度指标运输安全可靠性指标运输服务水平指标技术水平指标耗费性指标投资费用指标运输成本指标土地占用指标能源消耗指标效益性指标生产率指标企业效益指标环境生态效益指标社会效益指标

要求：明确性——尽量单一，全面衡量指标；可计量性——能够量化；敏感性——分主次优先顺序。

6、决策

原则：当前利益与长远利益相结合；局部利益与整体利益相结合；内部与外部条件相结合；定性与定量相结合。SA程序框图问题与系统的界定确定目标提出方案建立模型系统评价分析效果确定可行方案满意否？YN初步分析规范分析综合分析SA程序图是SA的一般过程，也为全课程提供了基本的逻辑框架，因而十分重要。在对其理解和应用上应注意以下各点：

1、重视做好初步SA

5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)方法是做好这段工作的基本线索。

2、在规范分析中一般需（或尽可应）建立结构模型、数学模型或仿真模型。3、环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和必不可少的。4、在应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并完成每一个具体过程。1、说明系统一般属性的含义，并据此归纳出若干系统思想或观点；2、霍尔三维结构与切克兰德方法论有何异同点?3、什么是系统分析?它与系统工程关系如何?4、系统分析的要素有哪些?各自是何含义?5、系统分析程序中各组成环节的关系思考题一第三节系统环境分析一、系统环境分析的意义

1、系统分析的资料来源

2、问题的来源

3、环境提供外部约束

4、系统评价的基础

二、环境因素的分类

1、物理和技术环境

事物属性所产生的联系构成的因素以及处理问题中的方法性因素。①

现存系统

新系统与现存系统的并存性和协调性改进或新建系统的数据来源现存系统指标是改进、新建系统评价的基础利用现存系统推广新技术

②技术标准遵循效能性标准,对系统分析和设计具有约束作用。③科技发展因素

④自然环境包括地理、矿产资源、气象、生态关系等。

对交通运输系统的影响：线路港站的布局；线路港站的建设标准、投资；运营成本。

2、经济和经营管理环境

影响系统经营状态和经济过程的因素

①

外部组织机构②政府作用③经营管理活动

3、社会环境

来自人或集团关系的因素包括：大范围的社会因素—地域环境、社会规范小范围的社会因素—个体行为、价值分析第四节系统目标分析一、目的

一是论证目标的合理性、可行性、经济性、层次性、一致性；二是获得目标分析的结果——目标集。二、目标集的建立

总目标—分目标—子目标逐层分解。三、目标冲突与利害冲突阻碍作用促进作用冲突互补无关强冲突弱冲突目标间关系可兼容并存绝对排斥

冲突目标中属于专业性质的称为目标冲突问题

冲突目标中属于社会性质的称为利害冲突问题解决办法：目标冲突——剔除其一；转化为相容目标，使之并存。利害冲突——目标代表方之一放弃自己的利益；保持原目标，补偿受损方利益；协商调整目标系统，使之相容。利益类型目标系统S1S2S3Z1Z2Z3133312221Σ765Average2.3321.67等级评定法分目标权重分配法利益类型权数分目标S1S2S3S4S5Z1Z2Z32003005004050200140---100---100------150---20---200Σ1000290240100150220权重10.290.240.100.150.22第五节系统结构分析一、系统目标、功能、结构的关系

功能目标结构集合性相关性阶层性整体性

系统功能以满足系统目标为要求，由系统整体结构决定；系统结构是系统要素间相互联系相互作用的表现形式，取决于系统内部属性——集合性、相关性、阶层性和整体性。系统结构分析的概念

二、系统要素集分析

1、根据已建立的系统目标集，确定要素；

2、以系统构造成本最低进行选优。

例：阿拉斯加原油运输系统

任务和环境：200万桶/天，常年冰冻ThePrudhoeBayUnit(PBU)油田VALDEZ港口三、系统相关性分析

相关关系描述：空间结构、排列顺序、时间序列、数量比例、信息传递方式、组织形式、操作程序等。以二元关系为基础，用0—1矩阵表示。

四、系统阶层性分析

1、内容：阶层数、层间关系、层内要素数量、要素分布等。

2、解决的问题：系统分层及各层组成，规模合理性。合理性表现：传递物质信息能量的效率、质量、费用；功能单元的合理结合和归属问题。五、系统整体性分析

1、可能性：

①X，R，C各有变化范围；

②在给定的目标约束下，X，R，C有多种结合方案

③改变X，R，C的结合状态，可得到效果函数P的变化状态及优化方向，最优化是存在的。2、内容

①建立评价P函数的指标体系；

②建立X，R，C的结合模型；

③建立结合模型的选优程序。思考题二1、环境分析在系统分析中的作用2、系统目标分析的要点3、如何处理目标冲突问题？4、系统结构分析的基本思想？在系统分析中起何作用5、系统环境、系统目标、系统结构三者关系六、系统结构模型的建立

ISM法（interpretativestructuralmodeling）解释结构模型法系统结构表达及分析方法理解系统结构的概念（构成系统诸要素间的关联方式或关系）。两种常用的表达方式：

有向图（节点与有向弧）和矩阵（可达矩阵等）。例：某系统由7个要素（S1，S2，…，S7）组成。经过两两判断认为：S2影响S1、S3影响S4、S4影响S5、S7影响S2、S4和S6相互影响。这样，该系统的基本结构可用要素集合S和二元关系集合Rb来表达，其中：

S={S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7}

Rb={（S2，S1），（S3，S4），（S4，S5），（S7，S2），（S4，S6），（S6，S4）}1734265有向连接图邻接矩阵设定问题、形成意识模型找出影响要素要素关系分析（关系图）建立可达矩阵(R)和缩减矩阵（R/）矩阵层次化处理(RL/)绘制多级递阶有向图建立解释结构模型分析报告比较/F学习初步分析规范分析综合分析ISM方法原理图1、有向连接图

2、邻接矩阵--A

3、可达矩阵--R4、系统结构的建立——可达矩阵的分解

①系统级的划分②同级要素不连通集与强连通集的划分③强连通集中回路集的划分④作系统结构图邻接矩阵可达矩阵①系统级的划分:前因集定义:可达集对于最高级要素②

同级要素的关系：

不连通集与强连通集的划分

同级要素只存在两种关系：不连通I与强连通S

强连通关系是指i、j要素相互可达

若Pi属于不连通子集，则有：③强连通集中回路集的划分

强连通集中可存在多个回路集，回路集中任一要素

可达其他要素，任两两要素可达。

Ci中可达矩阵特征是全部元素为1

将可达矩阵按级别重新排列，找回路集N11N12N13N21N22N23N31N32N33④作系统结构图取回路集中任一元素为代表元素，将R缩减成R’P1P7P3P4P2P6P5课堂练习：已知可达矩阵，求结构模型解释结构模型——人口模型人口总数出生率死亡率国民思想风俗期望寿命国民生育能力计划生育政策保健水平食物营养国民收入污染程度P11P9P10P3P4P5P1P2P6P8P7第六节系统评价一、系统评价概述

1、系统评价的任务

评价主体从根据具体情况所给定的、可能是模糊的评价尺度出发，对评价对象进行首尾一贯的、无矛盾的价值测定，以获得对多数人来说均可接受的评价结果，为正确决策提供所需的信息。2、系统评价的要素

评价对象、评价主体、评价目的、评价时期、评价地点、评价尺度、评价方法等。

评价尺度：绝对尺度间隔尺度顺序尺度名义尺度二、系统评价的步骤评价问题评价系统分析评价资料收集评价指标确定评价函数确定评价值计算综合评价评价目的评价立场评价范围评价时期认识评价问题(5W1H)搜集、整理、分析资料方案准则主体选择评价方法建立评价模型分析、计算评价值综合评价提交决策初步分析规范分析综合分析系统评价程序图1、评价目的

使评价系统达到最优；对决策的支持；对决定行为的说明；问题的分析。2、评价系统范围的界定3、评价的立场系统使用者、开发者、第三者4、评价的时期初期、期中、终期、跟踪评价三、评价指标权重的确定

强制确定法（FD法）之0-10法过程：

1、组成熟悉评价指标的专家组；

2、各自评判，互不沟通；

3、评分办法：指标两两比较，较重要的按程度计为

9、8、7、6，相反计为1、2、3、4，同等重要的计为5分；

4、权重计算，归一化处理；

5、排序，去极端值，求中间值的平均数。ABCD∑权重A--767200.33B3--45120.20C46--6160.27D354--120.20四、常用评价方法

1、关联矩阵法（评价原理性方法）X1X2‥‥XnViw1w2‥‥wnA1A2|Amv11v12‥‥v1nv21v22‥‥v2n||||vm1vm2‥‥vmn例：综合评价某市为减少交通事故制定的三项措施：A1：防事故栅栏；A2：人行道；A3：信号灯。评价指标：X1：死亡者的减少；X2：负伤者的减少；X3：经济损失的减少；X4：实施费用。权重计算结果：X1=0.4X2=0.3X3=0.1X4=0.2X1（人）X2（人）X3（百万）X4（百万）A15101020A261515100A33855替代方案的效果54321X1>86~74~52~3<1X2>3020~2915~1910~14<9X3>3020~2915~1910~14<9X40~2021~4041~6061~80>80得分基准

2、模糊评价法（多评价主体）逆向评价，先给出结果集，按最大隶属度选择结果。例：服装评价，设评价因素集：

U={花色式样U1，耐穿程度U2，价格费用U3}

评语集：

V={很欢迎V1，较欢迎V2，不太欢迎V3，不欢迎V4}U1单因素评判向量U2单因素评判向量U3单因素评判向量

调查结果：

可得单因素评判矩阵设某类顾客对各因素赋权为：0.2,0.5,0.3，记为则该类顾客的评判结果为U：花色、式样、耐穿度、价格、舒适度V：很欢迎、较欢迎、不太欢迎、不欢迎课堂练习3、层次分析法（AHP法）（评价因素多层次）（1）核心思想

将评价系统简化为有序递阶系统，运用简单的两两比较对被评对象的各种因素或属性进行比较判断，再将这种比较判断的结果进行综合计算处理，可得优劣顺序。（2）主要步骤对构成评价系统的目的、评价项目（准则）及替代方案（被评对象）等要素建立递阶层次结构；对同一层次各要素关于上一层次各准则的重要性进行两两比较，据此建立判断矩阵；由判断矩阵计算出各要素的相对重要性权重；计算综合重要性权重，对方案排序（3）递阶层次结构评价目标方案1方案2方案3子准则1子准则2子准则3准则1准则2准则3结构特点：自上而下呈顺序支配关系；层数不受限制，支配要素数不大于9；以层间纵向联系为主，层内要素联系较弱。类型：完全相关型；完全独立型；混合型。（4）判断矩阵

①判断尺度wi对上级准则C，定义：1

Ai与Aj同等重要；

3Ai比Aj稍重要一点；

5Ai比Aj重要；

7Ai比Aj重要许多；

9Ai比Aj绝对重要。

2、4、6、8介于上述各尺度间。若：wi

/wj=7，则：wj

/wi=1/7②判断矩阵AHP法的信息基础，判断矩阵为一非负反矩阵。令aij=wi/wj，aij>0，aij=1/aji，aii=1（5）单一准则权重计算解决两个问题：一是计算出同一层次n个要素相对于上一层次准则C的相对权重w1w2w3；二是对判断矩阵进行一致性检验。①权重计算：

A：和法——列归一化；求行平均值；B：根法——

行向量求几何平均值，归一化。前例权重计算结果：和法：w1=0.2115、w2=0.5238w3=0.2115、w4=0.0532根法：w1=0.2118、w2=0.5252w3=0.2118、w4=0.0512②一致性检验判断矩阵A的元素具有传递性，即aij

·ajk=aik

若所有元素均满足上式，称A为规范一致阵，

A的最大特征值若A非规范一致阵，

一致性检验指标判断误差与矩阵阶数成正比，因此在进行一致性检验时应考虑n的影响，可使用随机性一致性指标C.R.R.I.为平均随机一致性指标。按下表取值：阶数12345678R.I.000.520.891.121.261.361.41阶数9101112131415R.I.1.461.491.521.541.561.581.59前例的一致性检验：（6）计算综合权重设A级有m个要素，关于总目标的综合权重为a1、a2….am，下级B有n个要素，B1、B2….Bn，关于Ai的相对权重为，则Bk

相对于总目标的权重为：AB1B2C3C4C1C2D1D2D3D4AB1B2B114B21/41B1C1C2C3C111/41/2C2412C321/21C1D1D2D3D111/21/4D2211/3D3431课堂练习C4D1D2D3D4D1121/33D21/211/32D33314D41/31/21/41第七节决策分析一、决策问题的特征与要素

1、决策问题的特征

①有明确的决策目标；②存在几种自然状态，每种自然状态出现的概率可能是已知的，也可能是未知的；③存在几个行动方案；④每一行动方案在各种不同自然状态下的损益值可计算或预测出。

2、决策要素

自然状态、行动方案、损益值称为决策三要素。所谓决策就是根据可能取得的自然状态的信息，采取不同的方法，寻找出使得所求目标达到最优的行动方案。

3、决策类型

按决策问题的性质可分为：确定型、风险型和不确定型。二、确定型决策确定型决策问题具备以下四个条件：①存在决策者希望达到的明确目标；②存在一个确定的自然状态；③存在可供决策者选择的两个或以上方案；④不同方案在确定的自然状态下的损益值可以计算确定。三、不确定型决策

不确定型决策问题具备以下四个条件：①存在决策者希望达到的明确目标；②存在可供决策者选择的两个或以上方案；③每个方案存在两种以上的自然状态；④不同方案在不同自然状态下的损益值可知。四种决策准则：①乐观主义准则，即maxmax准则：希望每个方案在不同的自然状态下都取得最大收益值并从中选取收益最大的方案作为满意方案。乐观主义准则计算公式：{}

式中：表示i方案在j状态下的损益值。

②悲观主义准则，即maxmin准则：所谓“最可靠”、“万无一失”的决策准则，从最坏方案中选取最优方案。悲观主义准则计算公式：

{}③等可能准则（拉普拉斯准则）：也称为最大平均收益法。假定各状态出现的概率均等，求各方案的平均收益或平均损失，选择最大平均收益值的方案。等可能准则计算公式：{}④最小最大后悔值准则：这种方法先算出每一方案每一自然状态对应的后悔值，后悔值为该状态下最优方案损益值与其他方案损益值之差。求每一方案的最大后悔值，再从各方案的最大后悔值中选择最小值作为满意方案，也称为机会损失准则。最小最大后悔值准则计算公式：{}

其中，后悔值={}-例：某企业按批生产某产品并按批销售，每件成品为30元，批发价为35元，若每月生产的产品当月销售不完，则每件损失1元，工厂每投产一批为10件，最大月生产能力是40件，决策者可选择的生产方案为0、10、20、30、40五种。假定决策对市场需求一无所知，应如何决策？不同方案在不同状态下的损益值

自然状态方案01020304001020304000000-105050

50

50-2040100100

100-303090150150-402080140200①乐观主义准则：

max{0,50,100,150,200}=200选择方案5。②悲观主义准则：

max{0,-10,-20,-30,-40}=0选择方案1，不生产。③等可能准则：

各方案损益值为：方案1：0；方案2：38；方案3：64；方案4：78；方案5：80max{0,38,64,78,80}=80选择方案5。④最小最大后悔值准则：

后悔值计算结果见表，min{max

rij}=40选择方案5

自然状态方案010203040maxrij0102030400501001502001005010015020100501003020100504030201002001501005040四、风险型决策风险型决策问题具备以下五个条件：①存在决策者希望达到的明确目标；②存在可供决策者选择的两个或以上方案；③方案中至少一个方案可能发生有两种以上的自然状态；④每种自然状态的损益值可知；⑤每种自然状态出现的概率可知。

1、最大可能法2、期望值法

对于风险型决策问题通常采用最大期望收益准则或最小机会损失准则进行决策。期望收益（或损失）值可按下式计算：式中，Pi为自然状态j出现的概率。例：某企业生产一产品，每销售一件可盈利30元，每积压一件损失30元，销售量与概率如下，如何决策使得收益最大？销售量10111213概率0.10.20.40.3可供选择的生产方案有四种：生产10、11、12、13件。

销量产量10111213Ei0.10.20.40.310111213300300

300

300270330330

330240300360360210270330390300324336324最优方案为生产12件

3、决策树法123决策节点事件节点结果节点方案分枝概率分枝决策节点上方数字为决策后的效应期望值；事件节点上方数字为该方案的收益期望值；结果节点旁边数字为对应方案在相应状态下的收益期望值；决策方法：自右向左逐步分析。先根据结果节点损益值及概率分枝上的概率，计算某一方案的期望值，记在事件节点上方；比较各方案期望值大小，选出最佳分枝方案，将最佳分枝方案期望值记在决策节点上方；在被淘汰方案分枝上记切断符号。例：为生产一新产品拟订两个方案，一是建大厂，二是建小厂。已知建大厂需投资300万元，建小厂160万元，使用期均为10年，根据市场预测，产品销路好的概率为0.7，差为0.3，两方案年收益如表所示。建大厂好还是建小厂好？两方案年收益如下销路好销路差建大厂100-20建小厂401013-2040100.70.3建大厂建小厂10020.70.3340150例：前例分两期考虑，根据市场预测，前3年销路好的概率为0.7，差为0.3，且前3年销路好后7年继续好的概率为0.9，差为0.1，如前3年销路差，则后7年销路亦差，如何决策？1367前3年后7年-204010101.00.90.11.00.70.3建大厂建小厂100-200.90.12450.70.3决策树优化计算的简化算法后推分枝定界法①先选出后果值最大的结果节点；②从后果值最大的结果节点向左计算前一节点期望值③用计算出的期望值替代先选最大后果值，再与其他结果节点比较，找最大后果值，重复②④如最大后果节点与初始决策节点只有一条分枝相连，该分枝所属方案为最优方案。前探分枝定界法①从初始决策节点选一可能得到最大期望值的支路；②从初始决策节点向右试探一步，计算其期望值，选最大期望值的支路，重复②③如当前支路与其余已试探过支路相比，具有最大期望值，则为最优方案。11222120.20.5-4200.20.8212380.90.11-9170.30.7113212121221122121212125-20618-1011152520.40.60.80.20.40.60.70.30.20.8-530011210.80.20.90.1习题：修建一使用10年的机场，有两个方案：一是修建大机场，需投资300万元，二是修建小机场，投资120万元。估计机场使用情况良好（s1）的概率为0.7，使用情况一般（s2）的概率为0.3。大机场在（s1）状态下每年获利100万元，在（s2）状态下每年损失25万元；小机场在（s1）状态下每年获利40万元，在（s2）状态下每年获利20万元。假如小机场使用情况良好，3年后可扩建为大机场，需投资200万元，且随后7年内每年可获利95万元；否则，不再扩建。试用决策树法确定修建方案。思考题三1、系统结构模型建立的方法2、层次分析法的核心思想3、为何要对判断矩阵进行一致性检验？4、决策问题的特征与要素5、列出3种评价方法的系统分析流程图交通运输系统分析第三章交通运输系统分析导论交通运输的经济意义运输化理论交通运输系统概述第一节运输产业特征自然垄断性准公共产品外部性自然垄断理论的三个认识阶段单产品生产领域，以规模经济为标志；多产品生产领域，以范围经济为标志；成本劣加性概念的提出。当平均成本随着生产规模的扩大而下降时，或产出增加的比例大于投入增加的比例时，就存在着规模经济。如果同时生产几种产品的支出比分别生产它们更少，则存在范围经济。成本劣加性一家企业生产全部产品时比分为两家以上企业生产时，该产业的生产成本还低。符合这一条件的产业就是自然垄断产业。边际成本与产品定价1、平均成本处于下降阶段，边际成本小于平均成本，企业亏损。强自然垄断2、平均成本处于最低点，边际成本等于平均成本，企业盈亏相抵。弱自然垄断3、平均成本处于上升阶段，边际成本大于平均成本，企业盈利。弱自然垄断弱自然垄断下，边际成本价格使社会福利最大化，同时又使企业不亏损，边际成本定价的矛盾消失。自然垄断成立的条件1、网络供应系统；2、成本劣加性；3、成本的沉淀性；4、替代竞争性。判断依据私人产品准公共产品公共产品购买时能否独享可基本不可以不可以购买方式直接直接与间接间接分配原则市场公共选择与市场投票个人有无选择自由有几乎没有无不购买可否享用不可以部分可以可以是否可鉴定质量容易不太容易不易公共产品：非排他性和非竞争性外部性是“一个经济主体的行为对另一经济主体的福利所产生的效果，而这种效果并没有从货币上或市场交易中反映出来”——萨缪尔森(SamuelsonPA)运输外部不经济的主要内容有环境污染、生态破坏、交通拥挤、交通事故等；

运输外部经济：平衡地区间的收入分配、国防以及保持国家统一和领土完整

、基本社会沟通、开发能源、开发国土资源。铁路运输正外部性》》负外部性基础设施部门可销售性系数经营活动竞争潜力消费属性盈利及成本回收公共服务义务外部性特征可销售性系数铁路路基和车站123222.0铁路货运333222.6铁路客运333222.6城市公共汽车333122.4城市有轨交通332222.4干线和支线道路222332.4城市道路122311.8注：1.竞争潜力大为3，一般为2，小为1；

2.消费属性私人属性为3，俱乐部属性为2，纯公共消费属性为1；

3.盈利和成本回收潜力大为3,一般为2,小为1；

4.公共服务义务即公益性大为3,一般为2,小为15.外部性特征小为3,一般为2,大为1。第二节交通运输的经济意义一、运输促进分工、大工业和规模经济的实现创造时间与空间效用。运输改善大大降低生产成本，改变了商品的需求曲线和供给曲线。小路马队简易公路公路运输方式需求运输技术与组织创新使运输成本降低：

19c初，美国四轮马车货运运费为30~40美分，顺水船运为1.1~1.5美分，运河船运为6~8美分；

20c初，铁路运费仅为1美分。二、运输在经济发展中起突出作用，并与经济发展相互影响运输是地理特征、经济、历史、社会、政治体制以及发展水平和规模的集中体现。欧洲13c~20c的经济发展状态的演变归结为4项运输与通信革命：13c内河水运与城市的兴起；16c海运与东印度间的贸易；19c铁路与工业革命；20c70年代信息技术革命与知识经济时代。三、交通运输是现代社会的生存基础之一，是发达水平、文明程度的标志经济发达程度与人口的流动性；经济发展与居民消费结构比例经济发展与出行距离：1980年前苏联人均GNP和旅行距离为5244、3356；印度为232、785；巴西为2150、3654；韩国为1576、1386。人均GNP个数食品服装住房医疗教育交通<3001149.78.611.02.63.66.4300~6001049.07.612.73.04.25.5600~10001435.78.511.66.25.39.01000~20001333.28.110.95.35.710.12000~4000932.67.69.45.86.410.44000~8000620.66.513.07.06.512.0>80001614.35.817.410.47.912.579国按人均GNP分组的家庭消费结构四、交通运输构成国民经济的重要比例关系

投资比例、国民生产总值比例、资产总值比例

20%、10%目前6~7%接近或超过农业、1/3五、交通运输是城市和经济布局形成的重要因素之一七、交通运输是现代工业的先驱

促进建筑、煤炭、石油、采矿、冶金、机械加工的发展；1907年美国一年生产机车7382台、客车5352辆、货车27.5万辆。运输设备产值在制造业中长期占10%左右。八、交通运输改变资源的分配状况九、运输有利于降低与稳定物价十、现代运输业的多种属性

物质生产部门、公共服务业、第三产业、国民经济基础结构之一。第三节运输化理论一、运输业发展阶段从运输工具的出现和运输方式的地位划分：

水运；铁路；公路、航空、管道相继崛起；综合运输。

从运输与经济发展和工业化进程的联系：

运输化理论二、国民经济运输化表现

运输化概念：伴随工业化而发生的一种经济过程，工业化和大经济的主要特征之一。

1、运载工具发展，能力迅速扩大，成本迅速下降；

2、运输对象范围不断扩展；

3、运输占用社会资源的数量大大增加，成为社会经济基本比例之一；

4、经济增长最重要的环境条件和基础结构。三、运输化进程

1、前运输化阶段经济对交通运输依赖小。

2、运输化阶段

分初步运输化阶段和完善运输化阶段

3、后运输化阶段

经济特征变化：高加工高附加值产业，更多依赖信息、服务、技术。要求运输融入社会物流体系、注重与生态环境、资源的关系初步运输化阶段和完善运输化阶段对比初步运输化完善运输化标志铁路网的形成公路航空网的形成运输需求表现数量增长质量服务要求需求满足程度运能紧张解决主导产业纺织原材料工业机电化学工业客运表现压力大运量跳跃式增长满足质的要求概括运网“有无”问题运网质量问题年度GNP增长率货周量增长率货弹客周量增长率客弹美国50~603.22.150.674.421.3860~703.93.951.014.221.0870~803.22.530.792.780.8780~862.40.110.052.581.08德国50~607.77.180.933.70.4860~704.93.550.722.80.5770~802.51.880.751.80.7280~861.40.410.28-1.03-0.72发达国家国民经济与运输发展速度比较工业化与运输化关系运输发展阶段工业化发展运输需求运输技术前运输化前工业化运量小运距短农手工业品帆船马车运输化初步运输化初步工业化需求量剧增运河铁路公路完善运输化完善工业化高附加值货物运输质量要求高速公路航空超级远洋货轮集装箱后运输化后工业化信息知识经济灵活多变及时送达多式联运综合物流

思考问题：

我国运输化阶段分析第四节交通运输系统概述一、交通运输系统的组成与系统特征

1、组成：系统要素——固定设备、移动设备

2、系统特征：目的性、整体性、层次性、相关性、环境适应性3、大系统特征：

功能复杂：生产、国民经济循环、国防结构庞大复杂；信息复杂；大系统控制与协调手段；计算机管理手段。

二、交通运输系统特点

1、连续性过程系统

2、多环节、多功能、超区域

3、网络性

4、动态系统三、系统结构

1、按运输方式的结构串联、并联、串并联

2、按设备的结构固定设备、移动设备、合理运输组织

3、运输网结构各种功能层次的线路：

骨干线路、开发线路、区域线路、企业线路各具特色的区域运输网第四章交通运输布局与规划

交通运输布局

交通运输规划

第一节交通运输布局

一、交通运输布局的主要内容

1、分析交通运输布局发展的历史与现状；

2、分析交通运输在空间分布的规律；

影响因素分析客货流布局综合运输网布局各运输方式布局

3、交通运输布局方法与方案二、交通运输布局与生产布局

二者关系：交通运输布局生产布局交通运输布局与生产布局之间关系揭示了交通运输与经济发展关系的一个方面。影响制约三、交通运输布局系统分析

1、目标：快速经济准确地为国民经济发展服务

2、影响因素分析

①首要因素——国民经济发展需要；

经济发展方向与特色、客货流量与构成、国民收入等

②自然条件；

③技术条件；

④旅游资源分布。

3、原则：①满足经济发展要求，与生产布局人口布局适应；②以科学的客货运量预测为基础；③因地制宜，充分考虑自然条件；④统筹兼顾，协调发展；⑤有效利用自然资源；⑥与城市规划相结合；⑦适应政治、民族团结、国防需要。

4、步骤方案评价确定目标分析约束条件建立布局模型对模型优化选择

5、布局方法①调查研究法-

调查研究内容：交通运输系统以及运输需求现状

运输能力及利用率、运输线路长度、运量及构成特点、技术条件、运输设备使用情况、运输方式分工与衔接、O-D流、存在问题分析

国民经济发展规划

各交通运输方式发展规划与方案

②技术经济论证

利润率指标评价总体经济效果

a、计算运输企业利润；

b、计算受益的国民经济部门新增利润；

c、比较不同布局方案的利润率。例：长300km铁路，投资6亿元，如开发沿线煤炭资源以及其他货物改用铁路运输，运量为500万吨。A、计算运输企业利润：货物周转量15亿tkm，运输收入17元/k-tkm，运营成本10元/k-tkm，年利润1050万元。B、计算受益的国民经济部门新增利润新开发煤矿运量300万吨，运输投资分摊利润950万元，其他运量200万吨，利润3000万元C、利润率：8.3%式中：A—投资额；E—年运营费用。

T—追加投资回收期

Δ—追加投资效果系数

利用追加投资回收期或追加投资效果系数比较方案例：方案1投资8000万元，年运营费300万元，方案2投资5000万元，年运营费800万元。T=（8000-5000）/（800-300）=6年Δ=1/T=0.167

最小费用法将基建投资通过标准投资效果系数或资金利用率折算成与年运营费用相似费用，比较方案例：3方案比较，方案1：铁路运输，投资12亿，年运营费3000万元，方案2：铁海联运，投资10亿，年运营费4000万元，方案3：铁水联运，投资8亿，年运营费5000万元，Δ取0.1，E换1=1.5亿

E换2=1.4亿

E换3=1.3亿第二节交通运输规划一、规划与布局的区别布局是指各运输方式的空间分布与组合；规划是对交通运输系统的总体战略部署，解决以下问题：发展方向、原则、规模、速度、布局、部门结构二、目的改进交通运输系统，建立在系统内部分配资源的标准。三、内容

1、发展规划方向、性质和规模

2、布局规划布局形式、用地结构、功能

3、专项工程规划提供投资依据四、阶段

1、问题的定义现有系统的调查分析、政府有关运输发展和社会经济发展规划的目标与政策

2、制定与分析备选方案需求分析、供给分析、运输短缺的辩识分析、各方案的费用与效益分析等；

3、各方案评估

4、对交通运输规划进行总体评价。

思考问题：

各运输方式布局与发展规划第五章交通运输需求与供给分析概述交通运输需求分析交通运输供给分析客货流与客货运量分析交通运输供需均衡分析第一节概述一、交通运输需求的产生

1、概念在一定时期内，社会经济活动产生的有支付能力的旅客与货物空间位移的需要。两个前提：度量单位：运量、周转量、平均运程

2、特征

①广泛性

②多样性—客运需求与货运需求的表现

③派生性

④空间特定性—流向、流程

⑤时间特定性—流时、流速

⑥部分可替代性运输需求的表征

——流量、流向、流程、流时、流速3、如何产生的？客运需求的产生：生产性旅行需求消费性旅行需求货运需求的产生：自然资源的地区分布不均衡‘生产力与消费群体分离；地区间商品差异性。4、需求结构的内容

①需求的空间分布流量、流向、流程、流的产生与消失地

②需求的时间分布不均衡性

③需求的客货结构货物品种；出行目的、身份、运距社会经济系统规划与预测运输需求影响因素分析需求规模分析需求结构分析客运需求分析货运需求分析出行量分析空间分布分析客货运构成服务函数分析运输方式选择运输供给分析需求分析结果需求分析流程图二、运输供给

1、概念运输生产者在某一时刻，在各种可能的运输价格水平上，愿意并能够提供的各种运输产品数量两个前提：愿意提供；有生产能力。2、运输供给的特点

①有效供给范围大

运输业资本密集程度高，固定成本远大于变动成本，由边际成本决定的最优供给量实际上不是一点，而是一个较大范围。

②短期价格弹性大

短期成本曲线平缓，变动成本比重小，价格弹性大。能力按高峰需求设计，短期可随价格变化而增减。

③运输供给存在明显的外部成本有效供给范围大带来的是服务质量的下降，运输条件的恶化。运量单位成本ac④一定的不可分性

资金上——连续投资；时间上——使用寿命长；空间上——运输生产过程的连续性、跨区域等。⑤部分可替代与部分不可替代性

运输方式间的竞争与垄断⑥供给者并不十分明确⑦使用者行为影响供给特征第二节交通运输需求分析一、影响运输需求的主要因素

1、影响客运需求的主要因素

①经济发展水平；②居民消费水平；③人口数量与城市化程度；④旅行费用——运输服务价格的变动；⑤运输服务质量⑥某一方式的客运需求受其他运输方式变化影响

⑦经济体制的影响。2、影响货运需求的主要因素

①经济发展水平；经济发展水平越高，运输需求增长越慢；需求结构变化。

②国民经济产业结构与产品结构；冶金原材料工业——运量；机械加工工业——运输速度与质量；高加工工业——需求多样化，方便及时低损耗

③运输网的数量与质量；

④运价水平的变动；⑤经济政策与经济体制的影响。

运输观念的转变、运距的变化二、运输需求的函数运输需求与影响因素间的函数关系式中：L——经济发展水平；

P——运输服务价格；

A——资源分布与生产力布局；

N——人口数量。

例：铁路旅行需求函数的建立主要变量：

人口数量、人均国民收入、票价实际水平取1955~1987年统计资料进行分析处理：式中：X1——总人口数量；

X2——人均国民收入；

X3——票价实际水平。二、运输需求曲线与需求弹性

运输需求曲线反映需求量与运价之间关系。需求量广义运价需求弹性反映需求量对某一因素变化的反应程度。需求弹性通常是指需求的价格弹性客运需求中：消费性需求弹性大；生产性需求弹性小；货运需求中：