交通运输系统工程 课件 第3章 交通运输系统

交通运输系统工程第1章系统概述1.1

系统的概念、特性及分类1.2

系统思想的形成与发展1.3

系统科学的学科体系第2章系统工程理论2.1

系统工程的概念、研究内容及特点2.2

系统工程发展概况2.3

系统工程方法论2.4

系统工程的理论基础第3章交通运输系统3.1

交通运输的概念及分类3.2

交通运输系统的组成与特点3.3

交通运输系统工程的研究内容3.4

我国交通运输的现状及发展前景第4章运输系统分析4.1系统分析的基础理论4.2系统的特性分析4.3系统结构模型化技术第5章系统模型与仿真5.1系统建模及仿真概述5.2系统动力学的建模5.3系统动力学仿真计算5.4延迟第6章运输系统预测6.1系统预测基本概念6.2定性预测方法6.3定量预测方法交通运输与教育平台第7章运输系统网络优化7.1运输网络的最短路和最大流7.2网络图的组成及绘制7.3网络图时间参数7.4网络图优化分析第8章运输系统综合评价8.1运输系统综合评价概述8.2运输系统的经济评价8.3常用的系统综合评价方法第9章运输系统决策9.1运输系统决策分析概述9.2不确定型运输系统决策分析9.3风险型运输系统决策分析9.4信息的价值9.5效用理论及其应用第10章神经网络与遗传算法10.1神经网络概述10.2遗传算法第11章运输系统工程应用案例11.1地铁换乘枢纽的拥挤评价11.2道路交通检测数据的联合卡尔曼滤波11.3城市轨道交通定价模型交通运输与教育平台交通运输与教育平台

第3章交通运输系统

3.1交通运输的概念及分类3.2交通运输系统的组成与特点3.3运输系统工程的研究内容3.4我国交通运输的现状及发展前景交通运输与教育平台3.1.1交通运输的概念在日常生活和科学研究中，运输这一词语都用得十分广泛。《辞海》对运输的解释是:“人和物的载运和输送”。也就是说，运输指借助公共运输线及其设施和运输工具来实现物资的位移与人员的流动，是一种经济活动和社会活动。而从专业角度出发，交通一般是指“运输工具在运输网络上的流动”。3.1交通运输的概念及分类交通运输与教育平台3.1.1交通运输的概念从对交通与运输两个概念的表述中可以看出，交通强调的是运输工具(交通工具)在运输网络(交通网络)上的流动情况，而与交通工具上所载运人员、与物资的多少没有关系。运输强调的是运输工具上载运人员与物资的多少及位移的距离，而并不特别关心使用何种交通工具和运输方式。从对交通与运输两个概念的表述中可以看出，交通强调的是运输工具(交通工具)在运输网络(交通网络)上的流动情况，而与交通工具上所载运人员、与物资的多少没有关系。运输强调的是运输工具上载运人员与物资的多少及位移的距离，而并不特别关心使用何种交通工具和运输方式。交通量与运输量这两项指标的概念最能说明这一点。交通运输与教育平台3.1.1交通运输的概念例如，在道路运输中，交通量是指单位时间内(例如１天或１小时)通过某路段的车辆数，它与运输对象无关，若说某路段的昼夜交通量是5000辆车，这5000辆车都是空车或都是重车或二者兼有，都不会使交通量有任何改变。在交通工程中常将这些车辆转换为标准小汽车(单位为pcu)。运输量则不同，它是指一定时期内运送人员或物资的数量。空车行驶不产生运输量，即使都是重载，如果运输对象在每一车辆上的数量不同，所产生的总运输量也会出现不同的情况。运输量分为客运量(以人次为单位)和货运量(以吨为单位)。因此，可以说运输以交通为前提，没有交通就不存在运输；没有运输的交通，也就失去了其存在的必要。交通仅仅是一种手段，而运输才是最终目的。交通与运输既相互区别，又密切相关，统一在一个整体之中，通常也称作交通运输，如交通运输专业、交通运输部门、交通运输系统等。交通运输与教育平台3.1.2交通运输方式的分类以机器应用为标志的近现代交通运输业，大致经历了以下四个发展阶段:(１)以水路运输为主的阶段(18世纪—19世纪上半叶)(２)以铁路运输为主的阶段(19世纪30年代—20世纪30年代)(３)公路运输、航空运输、管道运输三种运输方式崛起的阶段(20世纪30年代—50年代)(４)五种运输方式协调发展的综合运输体系阶段(从20世纪50年代起至今)纵观交通运输的发展历史，我们可以看出:随着技术及装备的不断成熟，水路运输、公路运输、铁路运输、航空运输、管道运输五种运输方式都曾在一定时期获得迅速的发展并得到了广泛的应用，在一定的地理环境和经济条件下有其各自的合理使用范围，最终五种运输方式逐步走向协调发展，形成一个整体，构成一个现代化的交通运输体系。交通运输与教育平台3.1.2交通运输方式的分类3.1.2.1铁路运输铁路运输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、适用性好，是中、长途客货运输的主力。(１)铁路运输优势。①运量大。一列客车能载1000多人，远比汽车、飞机载客人数多。②速度快。铁路运输比水路运输、公路运输都快，仅次于航空运输。③成本低。铁路运输成本和运价较低，但高于水路运输。④适用性好。铁路运输全天候运输，一般不受季节影响。⑤安全性好。交通运输与教育平台3.1.2交通运输方式的分类3.1.2.1铁路运输(２)铁路运输不足之处。①始建投资大，建设周期长。②受轨道线路限制，灵活性差。③运输总成本中固定费用所占比例大(一般为60％)，大量资金、物资用于建筑工程，如路基、站场等。交通运输与教育平台3.1.2交通运输方式的分类3.1。2.2公路运输公路运输基建投资省、建设周期短，运输组织机动灵活，可以对城乡广大地区实现“门到门”直达运输，它是短途客货运输的中坚力量。随着公路技术水平的提升、汽车技术的发展，公路运输在工农业产品以及短距离旅客运输中的作用越来越大。(１)公路运输优势。①运输组织机动灵活。公路运输可以实现“门到门”运输。②基建优势明显。公路工程技术标准及造价相对较低、修建快，便于深入各类地区。③成本低。公路客运成本和运价比航空运输低，但比铁路运输稍高。交通运输与教育平台3.1.2交通运输方式的分类3.1.2.2公路运输(２)公路运输不足之处。①长距离运输时，运营成本高。②产生废气和噪声，对环境污染较严重。③铁路运输、公路运输、水路运输和航空运输这四种运输方式中，公路运输事故率最高。交通运输与教育平台3.1.2交通运输方式的分类3.1.2.3水路运输水路运输的投资省、运载能力大、占地少且干线运输成本和能耗最低。在有条件的地方，水路运输应成为大宗和散装货物的重要运输方式之一，也可以承担沿海及内河的客运任务。(１)水路运输优势。①能源消耗低。一般来说，能耗占运输成本的40％左右，能耗低，运输成本也低。②成本效益高。水路运输与铁路运输相比，水路运输成本大约是铁路运输成本的70％。水路运输是所有运输方式中，运价最低的。③基础设施投资少。天然航道无需像公路、铁路持续投入路基建设、维护费用。④运载能力大。船舶的载运量远超陆运工具和空运工具。(２)水路运输不足之处。①速度慢。②受地理位置及气候条件的影响大。交通运输与教育平台3.1.2交通运输方式的分类3.1.2.4航空运输航空运输尽管成本和能耗高，但具有建设周期短、运输速度快、受地形限制较小等特点，常用于长途客运和精密仪器、鲜活易腐货物等的运输。(１)航空运输优势。①速度优势。运输速度最快，巡航速度可达800-900km/h②空间优势。航线直，两点之间的运输距离短，实现点对点运输。③安全优势。航空运输事故中低于其他运输方式。④基本建设周期短，投资少。(２)航空运输不足之处。①运载量小。②营运成本高。③受气候影响较大。交通运输与教育平台3.1.2交通运输方式的分类3.1.2.5管道运输管道运输一般适合天然气和流向比较集中的原油和成品油运输，其投资省、建设周期短、运输能力大、占地少、受自然条件影响小。交通运输业是国家的重要产业，是发展国民经济的基础。经过改革开放四十年的建设，我国的交通运输事业取得了举世瞩目的发展成果，形成了“五纵五横”综合运输大通道，并正在加快建设交通强国，推进综合立体交通网建设，着力构建现代化综合交通运输体系。交通运输与教育平台

第3章交通运输系统

3.1交通运输的概念及分类3.2交通运输系统的组成与特点3.3运输系统工程的研究内容3.4我国交通运输的现状及发展前景交通运输与教育平台3.2.1交通运输的组成交通运输是社会经济发展的条件和基础，是国民经济的重要组成部分。运输布局是否合理、运输能力的大小都直接影响整个社会的经济效益，关系着整个国家的经济发展速度和发展水平。交通运输系统是国民经济的重要生产部门，是国民经济发展的先决条件，是实现商品流通的重要手段，是实行对外开放、发展对外贸易的必备条件，是开发资源、联系城乡、实现生产力合理布局的纽带，对社会精神文明建设起着积极的促进作用。交通运输系统包括铁路、公路、水路、航空和管道五个运输子系统，可以从交通运输系统的设备构成、综合运输网络及枢纽、综合运输的组织管理系统三方面叙述。3.2交通运输系统的组成与特点交通运输与教育平台3.2.1交通运输的组成3.2.1.1交通运输系统的设备构成（1）固定设备子系统。各种运输方式的线路、港站的土木建筑及其相关的技术设备。（2）移动设备子系统。用于承载货物和乘客的动力装置和运载工具称为移动设备，铁路的机车车辆、公路的汽车、城市的电车、水上的船舶，航空线上的飞机等。交通运输与教育平台3.2.1交通运输的组成3.2.1.2综合运输网络及枢纽（1）骨干线路(主干线路)。骨干线路(主干线路)是全国综合运输网的骨干和大动脉。（2）开发线路。开发线路是骨干线路向边疆地区和新开发区的延伸。（3）给养线路。给养线路是联系主干线路和工业、农业以及矿产品地区，运入肥料、工矿设备、粮食和日用品等给养物资的线路。（4）腹地线路。腹地线路是分布在广大农村和工矿区内部的交通线，一般呈网状分布，贯输全国各地区。（5）企业线路(或称为专用铁道与专用线)。企业线路(或称为专用铁道与专用线)是为工矿企业和乡镇、国营农场内部生产服务的交通线，既构成企业内部的生产线，又把企业外部的运输系统连通起来。交通运输与教育平台3.2.1交通运输的组成3.2.1.3综合运输的组织管理系统(１)各种运输方式的组织管理。我国铁路运输实行国家铁路局、地方铁路局和站段的分级管理。(２)综合运输中结合部的组织管理。随着现代运输业生产规模的不断扩大和分工的不断细化，交通运输各部门间的功能协同和利益协调关系，出现了众多的交叉、耦合、重叠甚至冲突现象，也就是交通运输结合部现象。交通运输与教育平台3.2.2交通运输系统的特点3.2.2.1交通运输系统的基本特点交通运输是一个复杂的巨系统，其具有系统的基本特征，具体表现在以下几个方面。（1）交通运输系统的目的性。（2）交通运输系统的整体性。（3）交通运输系统的层次性。（4）交通运输系统的相关性。（5）交通运输系统的外部环境相适应性。交通运输与教育平台3.2.2交通运输系统的特点3.2.2.2交通运输系统的独有特点此外，交通运输系统又是一个社会经济系统，属于开放的复杂巨系统，具有自身的特点，具体表现为以下几个方面。（1）交通运输系统的要素集合庞大。（2）交通运输系统具有明显的动态性。（3）交通运输系统是一个连续性过程系统。（4）交通运输系统具有多环节、多功能、跨区域的特点。交通运输与教育平台

第3章交通运输系统

3.1交通运输的概念及分类3.2交通运输系统的组成与特点3.3运输系统工程的研究内容3.4我国交通运输的现状及发展前景交通运输与教育平台交通运输系统工程的主要研究内容包括以下几个方面。（1）运输系统分析（2）运输系统需求预测（3）运输系统建模及仿真（4）运输系统最优化（5）运输系统网络分析（6）运输系统排队分析（7）运输系统评价（8）道路交通运输决策分析3.3交通运输工程的研究内容交通运输与教育平台

第3章交通运输系统

3.1交通运输的概念及分类3.2交通运输系统的组成与特点3.3运输系统工程的研究内容3.4我国交通运输的现状及发展前景交通运输与教育平台3.4.1我国交通运输的现状及目标目前，我国交通运输发展取得了举世瞩目的成就。基础设施网络基本形成，综合交通运输体系不断完善；运输服务能力和水平大幅提升；科技创新成效显著，设施建造、运输装备技术水平大幅提升；交通运输建设现代化加快推进，安全智慧绿色发展水平持续提高；交通运输发展有效促进国土空间开发保护、城乡区域协调发展、生产力布局优化，为经济社会发展充分发挥基础性、先导性、战略性和服务性作用。3.4我国交通运输的现状及发展前景交通运输与教育平台3.4.1我国交通运输的现状及目标《国家综合立体交通网规划纲要》提出，到2035年，基本建成便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的现代化高质量国家综合立体交通网，实现国际国内互联互通、全国主要城市立体畅达、县级节点有效覆盖，有力支撑“全国123出行交通圈”(都市区1小时通勤、城市群2小时通达、全国主要城市3小时覆盖)和“全球123快货物流圈”(国内１天送达、周边国家2天送达、全球主要城市3天送达)。交通基础设施质量、智能化与绿色化水平居世界前列。交通运输全面适应人民日益增长的美好生活需要，有力保障国家安全，支撑我国基本实现社会主义现代化。完善铁路、公路、水路、民航、邮政快递等基础设施网络，构建以铁路为主干，以公路为基础，水路、民航比较优势充分发挥的国家综合立体交通网。交通运输与教育平台3.4.1我国交通运输的现状及目标到2035年，国家综合立体交通网实体线网总规模合计70万km左右(不含国际陆路通道境外段、空中及海上航路、邮路里程)。其中，铁路20万km左右，公路46万km左右，高等级航道2.5万km左右。沿海主要港口27个，内河主要港口36个，民用运输机场400个左右，邮政快递枢纽80个左右。国家综合立体交通网主骨架实体线网里程29万km左右，其中，国家高速铁路5.6万km、普速铁路7.1万km；国家高速公路6.1万km、普通国道7.2万km，国家高等级航道2.5万km。交通运输与教育平台3.4.1我国交通运输的现状及目标建设综合交通枢纽集群、枢纽城市及枢纽港站“三位一体”的国家综合交通枢纽系统。建设面向世界的京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝地区双城经济圈４大国际性综合交通枢纽集群。加快建设20个左右国际性综合交通枢纽城市以及80个左右全国性综合交通枢纽城市。推进一批国际性枢纽港站、全国性枢纽港站建设。到本世纪中叶，全面建成现代化高质量国家综合立体交通网，拥有世界一流的交通基础设施体系，交通运输供需有效平衡、服务优质均等、安全有力保障。新技术广泛应用，实现数字化、网络化、智能化、绿色化。出行安全便捷舒适，物流高效经济可靠，实现“人享其行、物优其流”，全面建成交通强国。交通运输与教育平台3.4.2交通运输各方式现状及发展规划建设综合交通枢纽集群、枢纽城市及枢纽港站“三位一体”的国家综合交通枢纽系统。建设面向世界的京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝地区双城经济圈4大国际性综合交通枢纽集群。在我国，五种交通运输方式中的管道运输因其独特性，其行业管理不属于交通运输部。2024年《中国的能源转型》白皮书显示，我国基本形成油气“全国一张网”，油气资源优化配置和互济互保水平显著提升。截至2024年底，全国长输油气管网总里程约19.5万ｋｍ。2024年我国运输行业中，全年完成跨区域人员流动量645.92亿人次、营业性货运量568.75亿t、货物周转量254486亿t*km，按可比口径比上年分别增长5.4％、3.9％和5.7％。以上，数据并未包括管道运输。以下是对我国各种交通方式基础设施及相关运输指标的现状及规划。交通运输与教育平台3.4.2交通运输各方式现状及发展规划3.4.2.1铁路运输系统2024年末，全国铁路营业里程达16.2万km，比上年末增加3000km。路网密度165.2

km/万km2，比上年末增加4.1km/万km2

。2024年，全国铁路完成旅客发送量43.12亿人次，旅客周转量15799亿人km，比上年分别增长11.9％和7.3％。其中，国家铁路完成旅客发送量40.85亿人次，旅客周转量15776.35亿人km，分别增长10.9％和7.2％。全国铁路完成货物发送量51.75亿t，货物周转量35861.90亿t*km，分别比上年分别增长1％和1.4％。其中，国家铁路完成货物发送量39.11亿t，货物周转量32638.50亿t*km，分别比上年增长2.8％和下降1.6％。交通运输与教育平台3.4.2交通运输各方式现状及发展规划3.4.2.1铁路运输系统到2035年，建成国家铁路网，包括高速铁路、普速铁路。其中，高速铁路7万km(含部分城际铁路)，普速铁路13万km(含部分市域铁路)，合计20万km左右，形成由“八纵八横”高速铁路主通道为骨架、区域性高速铁路衔接的高速铁路网；由若干条纵横普速铁路主通道为骨架、区域性普速铁路衔接的普速铁路网；京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝地区双城经济圈等重点城市群率先建成城际铁路网，其他城市群城际铁路逐步成网。交通运输与教育平台3.4.2交通运输各方式现状及发展规划3.4.2.2公路运输系统2024年末，全国公路总里程达549.04万km，比上年末增加5.35万km，公路密度为56.63

km/百km2，提高0.85km/百km2。全国高速公路里程达19.07万km，国家高速公路里程达12.41万km，比上年末分别增加0.7万km和0.18万km。2024年，全国营业性客运车辆完成公路客运量117.81人次、旅客周转量5117亿人km。按可比口径比上年分别增长7.0％和8.0％。全国营业性货运车辆完成货运量418.80亿t、货物周转量76848亿t*km，按可比口径比上年分别增长3.8％和3.9％。到2035年，建成公路网络合计46万km左右，包括国家高速公路网、普通国道网，其中，国家高速公路网16万km左右，由７条首都放射线、11条纵线、18条横线及若干条地区环线、都市圈环线、城市绕城环线、联络线、并行线组成；普通国道网30万km左右，由12条首都放射线、47条纵线、60条横线及若干条联络线组成。交通运输与教育平台3.4.2交通运输各方式现状及发展规划3.4.2.3水路运输系统2024年末，全国内河航道通航里程12.87万km，比上年末增加528km。全国港口拥有生产用码头泊位22219个，比上年末增加196个，全国港口拥有万吨级及以上泊位2971个，比上年末增加93个。2024年，全国完成水路营业性客运2.60亿人次，营业性旅客周转量54.67亿人km，按可比口径比上年分别增长0.8％和1.7％。全国完成水路营业性货运量98.11亿t、货物周转量41423亿t*km，按可比口径比上年分别增长4.7％和8.8％。2024年，全国港口完成货物吞吐量175.95亿t，比上年增长3.7％。其中，沿海港口完成１112.18亿t，内河港口完成63.78亿t，外贸完成53.97亿t，内贸完成121.98亿t，分别增长3.5％、3.9％、6.9％、2.3％。完成集装箱铁水联运量1018.36万TEU，增长15.9％。交通运输与教育平台3.4.2交通运输各方式现状及发展规划3.4.2.3水路运输系统2024年，全国港口完成旅客吞吐量7890.71万人次，比上年增长0.6％。其中，沿海港口完成7519.21万人次，内河港口完成371.49万人次，分别增长0.3％和8.0％。到2035年，建成国家航道网和全国主要港口，国家航道网由国家高等级航道和国境国际通航河流航道组成。其中，“四纵四横两网”的国家高等级航道2.5万km左右，国境国际通航河流主要包括黑龙江、额尔古纳河、鸭绿江、图们江、瑞丽江、澜沧江、红河等。全国主要港口合计63个，其中，沿海主要港口27个、内河主要港口36个。交通运输与教育平台3.4.2交通运输各方式现状及发展规划3.4.2.4民航运输系统2024年末，共有颁证民用航空机场263个，比上年末增加4个，其中，定期航班通航机场262个，定期航班通航城市(或地区)258个。2024年，全国民航完成客运量7.30亿人次，旅客周转量12915亿人km，比上年分别增长17.9％和25.3％。完成货邮运输量898.16万t，货邮周转量353.89亿t*km，比上年分别增长22.1％和24.8％。《国家综合立体交通网规划纲要》指出，到2035年，国家民用运输机场合计400个左右，基本建成以世界级机场群、国际航空(货运)枢纽为核心，区域枢纽为骨干，非枢纽机场和通用机场为重要补充的国家综合机场体系。交通运输与教育平台3.4.2交通运输各方式现状及发展规划3.4.2.5邮政快递运输系统2024年末，邮政行业企业共设立各类营业网点50.06万处，比上年末增加3.3万处。其中，邮政普遍服