1-交通系统分析-绪论

交通系统分析目标•了解描述交通供需关系、土地利用、出行行为、需求预测、交通流、网络分析等的系统分析模型及应用•了解用于交通系统分析的系统工程方法、统计方法、仿真工具，为交通规划、设计、政策制定工作提供定性及定量的研究工具•具体交通系统分析：公交、物流、ITS等参考书•.Ortuzar,J.deDiosandL.G.Willumsen(2001).ModellingTransport,ThirdEdition,Wiley(OW).•2.GouliasK.G.(2003)TransportationSystemsPlanning,CRCPress(KG)•3.HCM手册•4.Otherresearcharticlesonasneededbasis••第一讲绪论•第二讲交通与土地利用关系•第三讲出行者行为分析及需求模型第四讲交通流分析•第五讲网络分析技术（路径优选技术及网络流量平衡分析）•第六讲交通系统评价方法（拥挤评价、可达性评价、经济评价、仿真评价、综合评价）•第七讲城市交通需求管理•第八讲交通安全分析•第九至十一讲讨论•第十而周考试第一章绪论•交通系统概念•交通系统面临问题•交通供需分析•交通系统几点认识•交通系统分析的流程•软、硬系统工程方法论交通系统概念交通系统人\车\路交通法规环境交通系统的作用把人(货)在预期的时间运送到预期的目的地完成某项活动面临问题•效率：机动性、可达性、可靠性•安全：•可持续：资源、环境；•人性化•不仅发达国家，还是发展中国家都面临越来越严重的交通问题。交通拥挤、延误、事故及环境问题是当前各国家所面的问题，而未来还将面临能源短缺的问题。经济的快速的增长时的机动车大量增加，远远超过了交通基础设施的供给能力。长期的对交通设施建设投资不过，造成交通基础设施短缺。供需的矛盾使得交通系统十分脆弱。•这些问题短期内不可能消除。如何解决以上问题并实现交通系统功能?硬币的两面交通规划与交通工程基础：系统分析•因为资源的有限，有必要进行审慎的交通系统分析及规划设计，使得投资及负面影响最小。交通分析面临的新问题•由于电子计算机及计算技术的发展，交通问题分析及规划技术自上世纪80年代以来，经历了大的变革。21世纪我们不仅依然面临拥挤、污染、事故等问题，而且由于道路资源的有限，人的出行行为日趋多样化，交通问题更为复杂。而中国作为发展中国家，还面临基本道路设施缺乏、路网结构不合理、资金缺乏、快速的城市化、高公交需求、低收入人口较多，缺乏可靠的数据资源及数量的交通工程及规划人员等问题。我们所需解决的•构建什么样的城市道路网络，如何引导城市用地开发•发展什么样的交通方式，满足交通需求的增长，促进社会经济的发展•如何合理的交通设计、管理与控制，使交通系统更加高效、安全、人性化供需分析及供需平衡调节手段•交通问题大多是因供需矛盾引起的•供需平衡影响因素及调节手段供给与需求交通需求特性•交通需求随时段、工作日与否、出行目的、货运种类等的不同而不同。交通服务必须针对不同的需求而提供。交通服务具有可量化及差异性的特点。交通需求的这些特性造成预测的困难。•交通需求是一种派生需求。人们出行是为了到目的地满足一种需要或实现一个活动（工作、休闲及医疗等）。货物运输更是如此。一个好的交通系统为完成这些需要提供了更广泛的机会。而严重拥挤或连通差的系统限制了选择的机会，进而限制了经济及社会的发展。•交通需求的发生是跨越空间的。正是这些活动地点的空间分布产生了交通需求。即使用很集聚的分析，交通问题也很少不考虑空间分布。大多数情况下，直接的空间处理不可避免的。常用的办法是将研究区域进行小区划分并标号。然后借助计算机进行分析。不同区域的出行分析及OD对分布的分析是交通系统分析的一项基本内容。•需求的这种特性会产生不协调的问题，进而严重影响供需的平衡。比如在城市的某些地区出租很难打到，而其他地方出租车则会争夺客源。另一方面，人口及经济在某交通走廊上的集聚会导致高质量的大容量快速公交的修建，人口分布较散的地区则很难做到。•交通需求具有很强的动态特性。大量的交通需求集中在一天中的若干时段，特别是城市的拥挤区域拥挤往往在高峰时间发生。这种交通需求的时变特性使得它很难被分析及预测。交通系统可能能应对一个地区的平均交通需求，但在高峰时间可能会瘫痪。•许多技术试图对需求消峰填谷，减小峰值，如采用可变工作时间，高峰收费等措施，然而高峰及非高峰的需求差异仍然是交通系统分析及规划中的一个中心问题。交通供给的特性•交通供给的第一个最显著的特性是它不能被储存。比如说，不能将需求在低峰时的供给存起来在高峰时使用。因此交通供给是一个服务而非一种产品。•一个交通服务必须在建成时就必须使用，否则效益将会丧失。因此应尽量准确的预测需求以使得交通供给尽可能地发挥作用。•许多交通系统的特性来自于他的服务本质。交通系统很多都包括固定资产-交通基础设施及流动的车辆。他们与各种交通规则一起构成了交通系统，共同完成了人与物的移动。•除大多数铁路系统外，交通基础设施及车辆并非由一家公司或某一个人所拥有。交通基础设施的建设者及最终服务的提供者的分离导致了各政府机构（中央及地方），建筑商、投资商、运营者、出行者、货运者及一般公众之间存在着错综复杂的关系。后者在交通系统供应方面扮演着多重角色：通常是新交通项目影响的居民。也可能是想畅通无阻的驾车出行者。或寻求改进可达性以提高就业机会的的失业者。•从供给的角度出发，交通基础设施的提供十分重要。为满足逐步增加的交通需求，交通基础设施的供给应随需求而不断调整，但不一定同步。一般来讲，交通基础设施建设投资大，建设周期长，相比需求可适当超前。但应避免在投资早期进行造价高昂的设施。•设施的建设者及最终服务的提供者的分离也造成了系统经济分析的复杂性。开始的时候，并非所有的出行者或货运者总能认识到给他们提供的交通服务的总费用。比如说，道路使用收费，很少能直接执行，即使执行，收取的费用往往也并不包括拥挤费用及其他外部影响费用，如高速公路收费仅仅为收回建设成本及运营成本。燃油税及车船税仅仅是对交通基础设施的近似收费。最接近实际费用的是拥挤收费措施。•交通系统是国家福利很重要的部分。如果利用交通基础设施的人们不能感受到他们的出行选择所耗资源或真实成本，可能会产生低效的供需平衡。免费的稀有资源会被浪费，而其他富足但收费的资源却不被使用。事实上，若道路占用所征收的钱低于实际价值，难以保障资源的合理分配。仅对小汽车每年征收税收会影响其买小汽车的决策，但不会影响其使用。•价格扭曲的另一个反映是提供某项交通服务时会产生副作用，如事故、污染、环境恶化等，但这些影响很少被交通服务享受者所感受，因而也很少为此买单。对这些费用的正确认识有助于更好的决策并促进交通需求在不同交通方式间的合理分配。•交通供应的另一个问题是拥挤，这个词很难定义，往往在小城市认为是拥堵的状态在北京上海等大城市却被视为基本畅通。拥挤发生在需求超过交通设施的通行能力时，在这种情况下增加一辆车会增加其他车辆的延误。这种延误随着拥挤程度的增加而越加严重。•这是拥挤的外部费用，可有被人感受到，但造成延误加剧的司机本身却感受不到。这就是道路拥挤收费试图体现的，目的是帮助个人更理性地决策。平衡与稳定需求费用是什么？•普遍意义：人们为了某种服务而付出的代价（意愿）。影响出行选择的一切因素:价格、时间（考虑时间价值）、舒适程度、便利程度等方面；以上因素最终可以用货币价值来衡量；并表现为一种“普遍意义上的成本”；大部分重要的因素是与时间、价格相关的。•提供服务相应付出的成本(价值)?•以上二者达到的均衡状态理性与感知交通供给的费用时间特性均衡如何实现？•无论信息情况如何，假设出行者能做出合理的行为；•合理行为→网络均衡？•完全的均衡不可能实现，现实中只能通过外部因素的调整不断接近均衡状态。系统均衡与用户均衡影响供需平衡关系的系统因素•影响交通系统供需平衡的系统因素：•交通基础设施（路网等）•交通管理系统（如管理规则、控制策略等）•各种交通模式及其运营者•考虑到在交通管理系统M下，网络流量V，及其上个各种交通流的速度S，交通容量Q。通常速度可用下式表达：•S=f{Q,V,M}•速度可视为服务水平的更通常的指数。服务水平更全面的反映是用速度、运行时间、等待及步行时间及费用的组合。•管理系统通常包括针对各种交通方式的一系列的规则、控制策略等。通行能力与管理系统M及投资水平I有关，即•Q=f{I,M}（1）•管理系统也可在效率（公交）、环境及平等（对行人的考虑）的基础上用于交通设施容量的再分配，产生Q’及对某类用户用户的优先权。•在货物及服务方面，人们认为需求水平依赖于交通系统的服务水平，，也与活动A在空间的分布有关：•D=f{S,A}（2）•（1.2）(1.3)相结合，对一个固定的活动系统而言，人们会在供需之间需找到平衡点。但活动系统本身可能会随着服务水平的时空变化而变化。因此，人们会有两个不同的平衡点：短期及长期的平衡点。交通规划的任务是预测并管理这些平衡点随时间的演变。使得社会效益最大化。这不是一个简单的任务，对这些平衡点建模有助于更好地理解这种演变，并有助于交通管理策略M及投资计划I的发展及实施。交通系统几点认识•交通系统是动态变化的•交通系统演化是可控的•1+1〉2•各措施及部门需协同作用恶性循环/良性循环？交通系统演化是可控的1+1〉2•这是一种思维方法，是“积少成多，滴水石穿”的意思。缓解城市交通拥堵要采取各种对策和各种措施，这些对策都会对缓解城市交通拥堵起作用，都会有贡献，可能单个对策或措施贡献不大，但是把它们相加起来就是一个大数，这就叫1+1〉2。就是说，对于缓解交通拥堵，我们不能指望一两条对策就能达到目的。缓解交通拥堵提高通行能力的效果估算序号措施名称近期效果远期效果备注序号措施名称近期效果远期效果备注1控制市中心高强度开发增大交通投入优最优——13交通路权良最优2~5%2重视交通管理增大投入最优最优——14交通道德良最优2~5%3优先发展公共交通最优最优5~10%15行人交通良优2~3%4控制出租车总量最优优5~8%16道路施工管理最优优2~3%5抑止车辆增长优优1~5%17交通教育良最优——6因势利导良优1~5%18安全交通优最优2~3%7改善交叉路口最优优5~8%19交通事件管理优优2~4%8端点交通最优优3~8%20智能交通良最优1~5%9流量均分最优优3~8%21土地利用小最优——10停车管理最优优5~8%22交通规划小最优——11交通微循环最优优5~10%23交通理念小最优——12交通语言最优最优5~10%24轨道交通小最优——（其中“良”或“小”是指这种措施的效果是一个慢过程，将来很大）协同作用•因为城市交通问题是一个极其复杂的巨大的社会系统工程，缓解城市交通拥堵的对策和措施很多，不能单靠某个人、某个部门，要全社会上下动员起来才能解决，政府决策部门、规划设计部门、管理部门及其相关部门还有交通参与者各定其位、各负其责、各尽所能，其最终效果是各得其所。只有这样，城市交通拥堵的缓解一定会大有希望。交通系统分析的流程•系统分析的基本概念所谓系统分析，是指从系统的角度出发，对需要改进的现有系统或准备建立的新系统进行定性和定量的理论分析或实验研究，从而完成系统目的的重申、系统结构的分析、系统性能的估计、系统效益的评价、系统和环境相互影响的分析以及系统发展的预测，为系统综合、系统规划设计、系统协调、系统优化控制和系统管理提供理论和实验依据。•系统分析要素①问题②目的及目标③方案④模型（结构、数学、仿真）⑤评价⑥决策者系统分析程序认识问题探寻目标综合方案模型化优化或仿真分析系统评价决策（分析）NY初步SA规范分析综合分析系统分析程序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。