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交通运输网络理论关键问题研究中国工程院院士朱高峰2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究2一、过程2005年4月召开工程前沿研讨会2005年5月立项2005年10月召开项目启动会每半年开一次交流会，问题逐渐集中，包括：需求、能力、物理网、业务网、运输方式、综合运输网络。分别由北航、清华、北交大、同济、上理工、长安六个高校承担，铁规院、邮科院、民航学院等也结合本身业务进行了研究。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究3一、过程2007年底分课题大体完成然后着重进行总报告起草工作项目除院拨经费外，还得到铁道部、国家邮政局、民航总局的支持2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究4二、成绩铁路营业里程7.7万公里公路里程345万公里定期航班机场146个截至2006年底：2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究5二、成绩当年总客运量202亿人次，总周转量为19198亿人公里当年总货运量198亿吨，总周转量为46348亿吨公里水运港口泊位1万多个油气管道4.4万公里2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究6三、问题交通运输仍然不能适应社会经济发展的需要：在总量及时空分布上与需求不适应；网络内部各个环节的衔接和不同网络之间的衔接不顺畅；线段与节点之间、干线与支线之间不协调；多种运输方式之间的比例不合理，铁路和水运发展相对迟缓。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究7三、问题网络与环境不协调，可持续发展能力有待提高。网络安全问题突出2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究8四、网络基本特性连通性快速性经济性安全性舒适性外部特性——土地能耗污染2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究9五、需求1、客运包括政务、商务、求职、求学、探亲及旅游等出行类别。2、货运包括大宗物品、一般物品、特种物品（鲜活、易燃等）和高价值物品等运输类别3、时空分布不均衡4、需求的中长期变化趋势5、需求与供给的互动6、需求研究中的不足2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究10六、网络层次和功能1、地域分层：干线、支线国家、地区、城市2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究11六、网络层次和功能2、功能分层：物理、业务、管理——物理层包括线和点的全部设施——业务层是在物理层的基础上组织客、货运输的运行——管理层对物理层和业务层进行全面管理，包括对信息进行收集分析和实施调控性质：——物理层表现为一定的自然垄断性和社会公共性，可以由政府指定企业来运行。——业务层则应引入竞争，充分发挥市场机制作用，以提高效率，提供价廉物美的运输产品。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究12六、网络层次和功能3、网络能力：最大限度提供运输产品的可能。不同层的能力物理层——基础能力业务层——提供运输产品管理层——协调、应急处置衡量指标——通行能力（运量）、运输能力（周转量）实际应用——理论能力、设计能力、实际能力、服务能力2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究13七、物理网1、物理网络由线和点组成。线表现为线路和通道，点表现为线路交汇点、站点（出入口）和枢纽。2、线的特性包括线路长度、走向、通达地点（包括中间站点）、线路宽度（单线条数）、线路承载的运行速度等。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究14七、物理网3、点的主要功能是人和货的集、散。站点的设计主要考虑方便集散，缩短时间，包括与其它通道和运输方式的方便衔接。在集散量过大时，可考虑设一个以上的枢纽。4、网的拓扑要有整体设计，网络形状、网络密度、线的路由和点的位置要与需求分布相适应，点与线之间要紧密衔接。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究15七、物理网5、存在问题线路密度、站点设置对能力的影响分析不够；站点（枢纽）设计中主次不清，过多注意外形，而对关键的集散场所面积和布局、内部通道的合理配置上着力不够；网络拓扑形状缺乏研究；干线上只注意直达线而缺乏横向连接和迂回；多数大城市城郊线过分强调环形线而缺乏主干辐射线。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究16八、业务网1、业务网要协调物理网能力的均衡性和运输需求的不均衡性之间的关系。2、公共运输要根据需求组织运行线路、班次，确定速度、经停点等，并在换乘点和编组站上组织及时衔接。根据物理网的能力和运输工具的性能尽量满足各种类型的需求（包括价格）。要适应需求的变化和波动。要保障社会普遍服务、基本服务的要求。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究17八、业务网3、非公共运输具有随机性，由需求和市场主导，不能进行刚性组织，而只能诱导。它们和公共运输同时占用物理网的资源，要掌握其规律实行市场化的管理。4、客、货业务可进一步细分，要分类组织。在有足够的需求时应在物理网上也相应的分开，建立高速线路、重载线路等以提高整体效率。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究18八、业务网5、运输工具处于物理网和业务网之间，是移动的物理设施，又是业务组织的基本单元。运输工具自身技术进步与物理网的技术进步密不可分，并要求相应的业务组织的变化。6、业务网中应充分发挥市场机制作用，排除体制障碍，促进形成大型全国性及跨地区性运输企业，并进一步大力发展第三方物流。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究19九、综合运输网络1、各种交通运输方式比较方式内容铁路公路水路航空运送能力大较小最大小速度较高较高低高运输成本较低较高低高单位能耗10-3标准煤kg/(t.km)(6.12)较小(32.62)大(4.08)最小(163.20)最大单位占地公顷/(108t.km)(20-25)大(100-200)最大(6)小(4)最小单位污染(换算治费)元/(104t.km)(1.27)小(12.70)最大(0.846)最小(8.46)大通达性较高高低较高安全性高低高高2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究20九、综合运输网络水运是成本、能耗、占地和污染最低的运输方式，但其速度也最低，应该承担对时间要求不高的大规模货物运输和一些特殊客运（如特色旅游等）。水运受到航道地理位置的限制，依赖于和其他方式和城市之间的良好衔接。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究21九、综合运输网络航空速度最高，占地少，但成本高、能耗高。主要作为对速度要求高的客运和价值高而体积重量小的货运。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究22九、综合运输网络公路作为唯一可以达到门到门的运输方式，灵活性大，适应范围广。在其它运输方式的衔接中也起到辅助作用。高速公路更有速度快的优势。但公路能耗、污染、占地都较高，安全性也低，在选用时要考虑这些因素。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究23九、综合运输网络铁路运输能力大，速度适中，能耗和污染较低，也较少受地理限制，适用于大规模的客运和陆地货运。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究24九、综合运输网络2、合作和竞争合作——衔接物理层：各自独立建设，独立成网形成衔接点和衔接通道零距离换乘和无缝衔接业务层：大量组织联运，良好沟通直接到达信息共享竞争——一定范围使用范围和合理比例2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究25九、综合运输网络3、技术进步新的亚方式——高速铁路、高速公路、支线航空、高速水运等引起适用范围的变化2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究26十、建议1、要详细调查需求及其变化趋势，充分考虑需求的波动性。网络规划设计时要综合考虑峰值需求和削峰措施而不仅是平均需求。2、应统筹规划，对各种运输方式进行详尽定量比较，确定大致的比率，作为引导发展的依据，并根据情况变化和发展趋势不断调整。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究27十、建议3、改革开放以来，铁路和水运发展明显落后于公路和航空的发展，也大大落后于需求，从可持续发展出发，在保持公路、航空继续发展的同时要大力加快铁路和水运发展。铁路中还应加大电气化的比重（从安全出发，要有一定数量的备用柴油机车），水运要大力做好码头与公路、铁路和城市之间的衔接。4、在私人小汽车发展上，考虑到汽车工业和运输两方面，应采取类似日本等国“鼓励拥有、限制使用”的方针，防止石油消耗的过大增长。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究28十、建议5、要加强物理网能力的研究，在线路通过能力、枢纽功能及其体现和网络拓扑对能力影响上取得进展并能应用于规划设计，以提高投资效益和资源利用效率。6、要通过改革，放开业务组织，引入竞争，要大力发展和规范运输业务，提高运输企业的规模和效率，促进形成全国性大运输公司。要开展非公共运输规律研究，提出业务引导思路。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究29十、建议7、要统筹规划做好不同运输方式之间的衔接，包括物理层的硬衔接和业务层的软衔接，打破部门界限，大力提倡综合运输业务。在货运中大力发展综合运输和第三方物流。要建立不同级别的管理层，首先做到信息共享和监控。8、要确立网络安全概念，针对各种灾害和故障情况展开研究，路由上要有迂回并预留一定能力，设施上要有备用，要有应急情况下流量控制措施包括限制进入和疏散，要有整体规范和标准。根据汶川震灾的教训，在网络末端最后手段是空运，要考虑大力发展通用航空。2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究30十、建议9、建立交通运输网络学科，作为集科学和工程问题于一身的专门领域。既要开展基础理论研究，也要作大量应用研究，以指导交通运输事业的发展。1）网络拓扑分析、网络形态、层次及基础理论2）现实各类需求的调查与分析、中长期各种需求的变化趋势、空间分布、波动规律及发展前景，以及它们与社会经济发展之间的关系3）网络承载能力，包括线路能力、枢纽能力及网络能力等多个层面2019/8/9交通运输网络理论关键问题研究31十、建议4）交通运输网络的外部性，科学的、定量化的评价5）网络规划、设计与优化6）网络安全7）交通设施和交通工具的技术进步8）网络运营及业务组织的创新9）中国综合交通运输网络布局如何适应国家社会与经济发展要求谢谢大家！