交通系统分析第1章绪论.

第1章绪论交通系统分析主要内容系统系统工程系统分析交通系统分析系统概念(SystemConcept)英文中系统一词(system)来源于古代希腊文(systεmα),意为“部分组成的整体”。古希腊哲学家德谟克利特所著《世界大系统》最早采用“系统”一词。在现实生活中，“系统”是一个被广泛使用的词。举例说明:城市系统城市系统示意图城市结构可以看成个人活动（住房+工作+各种服务）、团体活动（狭义上=经济活动）、以及支持它们的实体基础设施和运输系统。各子系统之间有着强烈的依存关系。人口经济居住区位工作选择服务机构的使用基础设施工作区位服务机构区位运输系统举例说明一个城市就是一个系统，由交通运输系统、资源系统、商业系统、市政系统、卫生系统等相互作用着的部门组合而成的一个整体，通过系统的各个部门相互协调的运转去完成城市生活和发展的特定目标；各子系统还可以进一步分解，例如交通运输系统是由铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输、管道运输这些子系统构成的。再如：一部机器是一个机器系统；一个国家、整个社会也都构成了一个系统。系统概念(SystemConcept)创始人贝塔朗菲：系统是相互作用的要素的综合体。Weberster大辞典：系统被修释为组织或被组织的整体；及组织的整体所形成的各种概念和原理的综合；有规则地相互作用相互依赖的形式组成的诸多要素的综合。系统的定义钱学森教授：极其复杂的研究对象，即由相互作用和相互依赖的若干部分组成的，具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是一个更大系统的组成部分。系统的定义综上所述，系统是指由相互作用、相互依赖而又相互区别的若干组成部分（单元或诸要素）组合而成的，具有特定功能的有机整体。定义要点:（1）系统及其要素（2）系统和环境（3）系统的结构（组织方式和内部构造）（4）系统的功能系统的定义系统与要素之间的相互作用系统与要素是相互伴随而产生的，相互作用而变化的。系统与要素之间的相互作用表现在以下三个方面：1）系统通过整体作用支配和控制要素；2）要素通过相互作用决定系统的特性和功能；3）系统与要素的概念是相对的。举例：综合运输系统综合运输系统的整体功能，决定和支配着作为要素的水运系统、公路运输系统、铁路运输系统、航空运输系统以及管道运输系统的地位、作用和它们之间的关系。为使综合运输系统的整体效益最佳，就要求各子系统必须充分发挥各自的功能，就要对各子系统之间的关系进行控制和协调。1)系统通过整体作用支配和控制要素总之：系统通过其整体作用来控制和决定各个要素在系统中的地位、排列顺序、作用、作用大小以及作用的范围。协调各要素之间的数量比例关系。系统整体稳定，则要素也稳定。系统整体特性和功能发生变化，则要素之间的关系也会随之发生变化。举例：综合运输系统1)系统通过整体作用支配和控制要素2)要素通过相互作用决定系统的特性和功能要素对系统的作用有两种可能的趋势：一种是要素的组成成分和数量具有一种协调、适应的比例关系，使得要素能够维持系统的动态平衡和稳定。一种是要素之间出现不协调、不适应的比例关系，这就会破坏系统的平衡和稳定，甚至使系统衰退和崩溃。举例：“神舟六号”载人航天飞船“神舟六号”的安全是一个高度复杂的系统工程，包括飞船的制造、火箭发射以及飞船的回收等过程。仅一枚火箭有着十几万只电子元器件，一颗螺丝钉就能关系到整个发射的成败。3）系统与要素的概念是相对的一个系统相对于构成它的要素而言是个系统，而相对于由它和其它事物构成的大系统而言，则是一个要素（或称子系统）。案例分析由车辆、场站、路网组成了公路系统，但对于整个交通运输系统而言，公路系统又是整个交通运输系统的要素；相对于交通运输系统而言，水运系统是一个要素，但它同时又是由港口运输系统、水上船舶运输系统、航道系统、物流系统、信息系统构成的系统。城市交通管理系统是一个复杂的系统但它却是智能运输系统的一个子系统而智能运输系统又是国民经济系统中的一个子系统。举例:智能运输系统（IntelligentTransportationSystem,简称ITS）所谓系统意识，就是在思考、研究、探索和处理某一事物时，要有意识地把它看成一个系统。从系统观点看，要想把事情办得好一些，多一些成功而少一些失败，就必须培养人的系统意识。系统意识现代交通问题有以下几个主要环节：城市规划、交通规划、道路设计、道路建设、交通组织、交通管理。每一环节中出的问题，往往要靠后续环节来弥补。但每个环节遗留一些问题，最终都要靠交通管理这一环节来承担。如果交通组织环节搞得好，交通管理环节的压力就可以明显减轻，城市交通就会出现高质量和高效率。反之，采用什么样的先进技术，最终也不会取得应有的效果。城市交通问题的解决需要系统意识，用系统的思想、系统的方法解决现代城市交通问题案例分析：城市交通管理系统系统的特性整体性相关性目的性环境适应性明确系统的特性，是人们认识系统研究系统掌握系统的关键。整体性(Integrity)(1)内涵：所谓整体性，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迭加，而是呈现出各组成要素所没有的新的功能，并且一般来说，系统的整体功能大于各组成要素的功能总和。整体性是系统的最基本、最核心的特征，是系统性最集中的体现（2）系统整体性原理的基本内容要素和整体不可分割；系统的整体的功能不等于各组成部分的功能之和；系统整体具有不同于各组成部分的新功能。整体性(Integrity)相关性(Relationship)相关性是指系统的要素之间、要素与系统整体之间、系统与环境之间的有机关联性——相互联系、相互作用、相互依存、相互制约。系统中每个要素的存在都依赖于其它要素的存在，系统中任一要素的变化都将引起其它要素的变化乃至整个系统的变化。各要素之间有着一定的组合关系、联系方式。目的性(Purpose)“目的”：是指人们在行动中所要达到的结果和意愿。任何一个系统都有它的目的，否则，就失去其存在的价值和意义。系统的目的性：是指系统具有人们所明确赋予的、预期的结果。生物系统的目的性：就是增殖个体、繁衍物种、保存生命；教育系统的目的性：主要是培养合格的人才；企业系统的主要目的是生产合格的产品并获得显著的经济效益。运输系统的目的，就是为国民经济的发展提供运输服务。运输系统中各运输子系统的目的，就是为运输大系统的总目的服务。只有了解了系统的目的性后，才能明确系统的功能，才能进一步确定（设计）系统的结构（要素）。目的性(Purpose)环境适应性(EnvironmentCompatibility)任何一个系统都存在于一定的物质环境中，环境的变化对系统的变化有很大的影响，同时，系统的作用也会引起环境的变化。两者相互影响作用的结果，就有可能使系统改变或失去原有的功能。一个好的系统，必须不断地与外部环境产生物质的、能量的和信息的交换，才能适应外部环境的变化。案例分析:城市交通综合系统城市交通综合系统交通环境条件道路交通条件路段交通系统路口交通系统交通设施系统行人交通系统公共交通系统交通管理系统公共场所分布居民住宅分布公交站点分布停车场分布企事业单位分布第三产业网点分布城市交通综合系统结构图城市交通综合系统是一个庞大的动态系统，它本身的状态是随时间变化而变化的。系统特性举例27整体性城市交通系统是由人、车、道路、设施、管理、环境等许多子系统组成的综合性整体，各子系统从属于这个整体，而整个城市交通系统又是更庞大的城市系统中的子系统。相关性城市交通系统内部各子系统、各子系统要素之间是有机联系、相互依存又相互作用的。目的性城市交通系统具有特定的目的。这就是：为人们从事各种活动提供必要的物质条件和空间活动条件，并达到安全、快速、高效、舒适的目的。环境适应性城市交通系统处于社会环境（政治因素、经济因素、文化因素、讯息因素）之中，受周围环境的影响和制约，并与周围环境相协调。从结构图可以看出，城市交通系统具有以下四个特性：系统工程是二十世纪六十年代以后才开始兴起的一门科学，它是以一种思想——系统思想为指导解决社会实践问题的方法，在我国古代就有很多的系统思想的实例，他们有意或无意地在利用方这种思想，但当时科学技术并不发达，因此还不叫系统工程。系统思想系统思想的体现丁渭修复皇宫的故事田忌赛马的故事都江堰水利工程:鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口引水口三大主体工程.系统思想的应用——曼哈顿计划曼哈顿计划是美国研制第一颗原子弹的计划第二次世界大战期间，美国总统罗斯福下令向日本广岛投放了第一颗原子弹，对盟国在二战中彻底击败法西斯，对中国的抗日战争最终取得胜利都有不可估量的影响，也为日本人留下了永久的灾难，美国第一颗原子弹计划就是曼哈顿计划。1940年，爱因斯坦等著名科学家向美国政府建议研制原子弹，美国总统罗斯福采纳了这个建议，组织这种史无前例的工作是很困难的，请理论生物学家奥本海默来组织领导这项工作。他动员了二万五千名各种专业的科学家和工程师，人员众多，课题繁多，相互交错，他在执行计划的过程中，从整体出发把研究课题分解成大量的小课题，组织很多小课题，负责整个课题的研究工作，同时他又非常注重各课题之间的联系和层次，使全部课题组合起来，能达到整个计划的最结构。在生产原子弹燃料这一中心项目上，大家论证提出了六种方案，各不相让，他确定一个原则，首先要保证按时完成任务，其他皆是次要的，因此他根据可靠性理论中可靠性低的原件组成可靠性高的系统的原理，决定六种方案同时实验，结果按时得到了生产原子弹所需的铀，1945年7月成功地爆炸第一颗原子弹。在大规模的组织起来完成一项军事科研生产任务的大型系统工程中，时刻从系统的总目标出发，在系统的约束条件下最终完成了目标，但当时还没有系统工程这一词，但国外都认为这是系统工程方法成功的起点。系统思想发展经历的三个阶段“只见森林”（古代朴素的系统思想）阶段——“比较抽象”“只见树木”（系统思想的成熟与发展）阶段——“具体化”“先见森林，后见树木”（科学的系统思想）阶段“只见森林”（古代朴素的系统思想）阶段古希腊和古代中国在系统思想的产生与早期发展中具有突出地位和贡献。古希腊：古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特提出“宇宙大系统”的概念，并最早使用“系统”一词。辨证法的奠基人之一赫拉克利特认为“世界是包括一切的整体”。亚里士多德的名言归结为：整体大于部分的总和春秋末期。孙武在其《孙子兵法》中，阐述了不少朴素的系统思想和谋略。《孙子兵法》中“经五事”从“道（义）、天（时）、地（利）、将（才）、法（治）五个方面来分析战争的全局；没有明确的系统概念，但对系统性和整体性有一定认识，中国人做事善于以天时、地利、人和进行整体分析，主张“大一统”、“和为贵”，如中医诊病讲究形、气、色综合辨证，中餐讲究色、香、味、鲜一体。古代中国：古代朴素的系统思想虽然强调对自然界整体性、统一性、相关性的认识，但是这种认识是非常肤浅的、片面的，与真正的系统思想、系统观念还有很大的距离。由于当时的生产力和科学技术还十分落后，人类改造世界的能力有限，规模也很小，自然对客观世界中的各种复杂的依赖关系、制约关系的认识就不够深刻、全面。“只见树木”（系统思想的成熟与发展）阶段15世纪下半叶，近代科学的兴起，力学、天文学、物理学、化学、生物学等相继从哲学的统一体中分离出来，形成了自然科学。因而使得人们对自然界的各个层次、各个局部、各个细节、各个侧面以及这些层次、局部、细节、侧面之间的联系有了更深入的了解，获得了更详细的科学资料，大大加深了人类对客观世界的认识。从此，古代朴素的唯物主义哲学思想就让位于形而上学（静止、孤立、片面）的思想。人类仍然没有形成明确和完整的系统观念。19世纪上半期，特别是进入20世纪以后，社会生产和科学技术得到了空前的发展。人类改造世界的规模越来越大，程度越来越深，随之而来的是，面临着越来越多的前所未有的问题：在人类的生产活动