1、交通分析（1）,道路交通工程系统分析方法,陆 建,83795645,Lujian_,学科背景：交通运输规划与管理,交通工程系统分析,本课程的教学目的，是掌握系统分析的基本原理、原则和基本方法以及在道路交通工程中的应用。主要内容包括：系统工程的基本概念、线性规划问题、图论与网络理论、排队论、系统决策分析、预测方法方法的基本原理和方法。为学习有关专业课程以及进行工程设计和科研打下必要的系统分析基础。,?,为什么学习本课程1. 专业培养目标 能够完整，独立地解决专业领域 的实际问题。交通工程师（交通系统的规划、设计、建设与管理2. 主要授课内容 本课程将紧密结合交通工程专业 的特点及研究内容。突出以
2、下几点： 建模过程 解的专业性含义 有关知识在专业中的应用,交通工程学科的特点,系统性,人,车,路,环,管,交通参与者,车辆,基础设施,道路环境,交通管理,系统思想是交通工程学科的基本思想,我国大多数大中城市普遍出现严重的交通拥挤！,录 像,怎样得到冠军？,第一棒很重要,力争领先 第二棒使整体具有竞争能力第三棒是决定名次的关键第四棒无论集体处于领先或落后的情况，都要努力地去争取,交通需求,城市规划与建设：第一棒,土地利用性质：工业、居住、商业、科技卫、交通、仓储等用地不同土地利用，产生与吸引不同的交通出行。土地利用影响出行目的与出行量,城市形态：组团式城市、单团式城市等等。城市形态影响道路空间
3、布局、出行空间分布、交通方式选择等。,交通供给,交通规划与建设：第二棒,道路总体容量、道路网络布局、道路等级配置。停车场总体容量、分布。影响出行路径选择。,地面公交线路布局、站点布局、公交覆盖面。大中运量轨道交通布局、覆盖面。影响出行交通结构。,交通政策,城市交通政策：第三棒,调节车辆拥有,限定汽车保有量每阶段增量增加汽车登记税费限制外地居民在本地购车 ,控制中心区停车泊位总量大幅度提高停车收费或拥堵收费车辆按照号牌限行限制外地车在本地行驶,调节车辆使用,道路交通流,交通管理与控制：第四棒,交叉口控制方式、转向禁止、进口渠化。提高交叉口通行能力。,区域交通信号联动控制、车辆路径诱导、停车诱导均
4、衡负荷、提供运输能力,单向线、专用车道、交通运行组织。提高路段通行能力。,课程简介,1、主要内容2、后续课程3、教材与参考书目4、学习本课程的建议与要求5、课时与考察方式,本课程主要讲述内容,线性规划交通运输组织、调度特殊类型的线性规划交通组织、调度图论交通网络分析、交通规划排队论交通系统设计、交通设施设计预测方法交通规划、工程可行性研究决策分析 交通规划,应用本课程内容的后续主要专业课,交通工程学交通分析(2)交通规划交通设计交通控制与管理,教材,主要参考书目,道路交通工程系统分析方法 王炜，东南大学出版社，90年9月,道路与交通工程系统分析 姚祖康，人民交通出版社，96年12月,运筹学清华
5、大学出版社1990年1月版或其他版本,学习本课程的建议与要求,. 从实践中来，到实践中去,. 三人行，必有我师,. 知其然，知其所以然,课时与考察方式48课时（含复习一次）平时作业期末考试（闭卷、笔试、120分钟）,本课程的网络资源,交通学院主页：网络课堂资源：教材课件,实例：一修车厂最多停放4辆车，经调查得知每天平均有3辆车前来修理。该修车厂平均每天能修好4辆车，试求：1）每天在该修车厂等待修理的车辆平均有多少？2）等待修理和正在被修理的车辆共有多少？,第一章 引论,第一节 系统的概念,无所不在的,一.系统的定义：由相互作用，相互依赖而又能相互区别的若干组成部分组合而成的，具有特定功能的有机
6、整体。,系 统？,示 例,城市交通综合系统,相互作用相互依赖相互区别特定功能有机整体,二.系统的特征,1.整体性,系 统！,三个臭皮匠，赛过诸葛亮,一个和尚挑水吃、两个和尚抬水吃、三个和尚没水吃,系统整体功能大于各组成要素功能的综合,组成系统的各要素必须协调统一,二.系统的特征,2.相关性,系 统！,系统中各要素之间存在着一定的关系、联系方式,港口运输系统包括了泊位、场库、疏运、装卸等要素，港口的运输能力取决于泊位的通过能力、场库的通过能力、疏运系统的通过能力、装卸系统的通过能力等各主要环节能力的合理组合。,二.系统的特征,3.目的性4.层次性5.环境适应性,系 统！,三.系统形态,1.自然系
7、统与人造系统 2.实体系统与概念系统,自然系统,河流,大气,人造系统城市公交系统,3.动态系统与静态系统 4.控制系统与行为系统,道路交通工程中，大多数为自然系统与人工系统复合而成的实体系统。,四. 交通运输系统简介,1、交通运输系统的结构及特点铁路 不受气候、季节条件的限制，成本低，经济效益较好公路（道路） 机动、灵活、适应性强，实现“门到门”运输水运 运量大、成本低、占用土地少航空 速度快、舒适管道 运量大、占地少、受气候影响小、污染少,2、交通运输系统的性质交通运输系统对社会经济具有基础性交通运输系统具有不可挪动性交通运输系统对社会经济的贡献具有间接性和隐蔽性交通运输系统内部各种运输方式
8、在一定程度上具有可替代性,3、交通运输系统的作用交通运输系统是经济发展的先决条件交通运输系统是实现流通的物质手段交通运输系统是实现生产力合理布局的纽带交通运输系统是国民经济的重要生产部门，也是工业生产的巨大市场,（1）系统工程的定义与特点、分析过程（2）系统分析的定义与特点、分析过程,本章学习要求,第二节 系统工程,一. 系统工程定义 系统工程是为了研究由多个子系统构成的整体 系统所具有的多种不同目标的相互协调，以期 系统功能达到最优，并最大限度发挥系统组成 部分功能而发展起来的一门科学。 特点：综合性二. 研究系统工程的意义 传统分析方法将问题分解 现代问题庞大而复杂,系统工程与传统工程技术
9、的区别,概念不同 传统工程：制造“硬件”的工程 系统工程：不仅包含“硬件”，也包含与设计只在硬件密切相关的软件（规划、计划、方案等）研究对象不同 传统工程：有确定、具体的对象 系统工程：以“系统”为研究对象，不仅把各种工程技术的物质对象包含在内，而且把非物质对象也包含在内。,系统工程与传统工程技术的区别,任务不同 传统工程：解决具体的技术问题 系统工程：解决系统内部各子系统、各要素之间的协调问题研究方法不同 传统工程：数学、物理、化学等自然科学 系统工程：除自然科学外，同时运用其他工程学以及经济、运筹、控制、计算机激素等多科学，是跨越各种科学技术的综合性思想体系。,现代系统工程的典范之一 美国
10、阿波罗登月计划,阿波罗计划是二十世纪六十年代美国宇航局实施的载人登月计划。其目的是将人类送上月球，并使其安全返回地球。阿波罗计划是人类有史以来最庞大的工程之一，几十万名科学家和工程技术人员参与了这项工程。,历时11年 6次成功登月 12名航天员登月 耗资244亿美元 120所大学、研究机构 2万个企业 400万人参与工作 人类空间技术的里程碑,运载火箭系统 导航定位系统 环境控制与生命保障系统 应急救生系统 人工控制系统 安全返回系统 高可靠性安全系统,任何一个系统都要考虑与其他系统的衔接,“米格25”飞机，是创造过“神话”的一代战机打破和创造过23项世界纪录 8项飞行速度 9项飞行高度 6项
11、爬高时间,现代系统工程的典范之二 前苏联米格25战机,米格25何以有如此“本领” ？,飞机的机身和机翼是用旧钢材制造的焊接是手工完成的钢板上有锈斑计算机系统先进发动机功率强大、性能可靠雷达、自动驾驶仪器性能良好,米格25何以有如此“本领” ？,奥秘解开之后，一直对它进行各种猜测的西方军事技术专家发现，赋予“米格25” 高超本领的缘由，并不在于开拓了什么新的技术领域，也并非缘于采取了什么卓而不群的技术成果，而是成功地利用了系统理论的整体功能原理，成功处理了整体与局部的关系，将尖端技术与一般技术结合、将精巧设备与粗糙设备集合，获得了飞机性能好、研制时间短、制造费用低的结果，从而产生了惊人的系统效果
12、。“米格25” 的神话已成过去，但它留给人们的启示却依然鲜活。,一个“系统”：以系统为研究对象；两个“最优”：以总体效果为最优 实现目标的具体方法 或途径也最优,三.系统工程的基本处理方法,1.系统规划 系统概念，目的，目标，制约条件等2.系统设计3.系统制造与运行,处理过程：,四. 交通系统工程,交通系统工程是以交通运输系统的整个运输活动为对象，运用系统工程的原则和方法，为交通运输活动提供最优规划和计划，进行有效地协调和控制，并使之获得最佳经济效益和社会效益的组织管理方法。,五.交通系统工程内容,交通系统分析 交通系统目的分析、交通系统结构分析、交通系统性能分析、交通系统环境分析等交通系统预
13、测交通系统优化控制交通系统评价交通系统决策交通系统模拟,循环过程,第三节,系统分析,一. 系统分析的一个实例,阿拉斯加油田向美国本土运送原油,1系统对象：原油运输系统，2系统目标：每天由阿拉斯加的油田向美国本土运送200万桶原油。3系统环境：油田处于北极圈内；海湾长年处于冰封状态；陆地常年冰冻，最低气温达50C。4提出的问题是：应如何设计原油运输系统，才能达到系统的日标? 5系统方案设计： 方案1：由海路用油船运输。 方案2：用带加温系统的输油管运输。,系统分析,对于方案1，其优点是，每天仅需要四至五艘超级油轮即可满足运量的要求，比铺设油管省钱。存在的问题是：第一，要用破冰船引航这样既不安又增
14、加费用；第二，起点和终点都要建造大型油库，这又是一笔巨额花费，而且，考虑到海运可能受到海上风暴的影响，油库的储量应在油田日产量的10倍以上，以保证需求量的供应。归结起来，方案1的主要问题是：不安全、费用大、无保证。,对于方案2：优点是，可以利用成熟的管道输油技术。存在的问题是：第一，要在沿途设加温站，这样一来，管理复杂，而且要供给燃料。然而，运送燃料本身又是件相当困难的事情；第二，加温后的输油管不能简单地铺在冻土里，因为冻土层受热后会引起管道变形，甚至造成断裂。为避免这种危险，有一半的管道需要用底架支撑，这样，架设管道的成本费用要比铺设地下油管高出3倍。,是否有其它更好的方案呢？,系统进一步分
15、析，提出第一个竞争方案,方案3：有人提出将含有10一20氯化钠的海水加到原油中，使在低温下的原油成为乳液状，且能畅流，这样，就可以用普通的输油管道运输了。这个方案获得了很高的评价，而且，取得了专利。其实，这一原理早就用于制作汽车的防冻液。而将这一原理运用到这个工程中来，是一个有价值的创造。,是否还有其它更好的方案呢?,系统进一步分析，提出第二个竞争方案,方案4：将天然气转换为甲醇以后再加到原油中去，以降低原油的溶点增加流动性，从而用普通的管道就可以同时输送原油和天然气了。,这个方案的提出，充分体现出了系统工程方法的综合性和与各种专业知识的相关性。这个方案是由两个系统分析人员提出来的。他们对石油
16、的生成和变化有着丰富的经验和知识。他们注意到，埋在地下的石油最初是油气合一的，这时它们的熔点非常低。经过漫长的年代以后，油气才逐渐分开。他们提出的第4个方案与方案3相比方案4更好。第一，不需要运送无用的附加混合剂海水；第二，不需要另外铺设天然气管道。一个管道，既运气又运油，可谓一举两得。,OK！,最后选定的是第4个方案。由于采用这一方案，仅铺设管道费就节省了近60亿美元，比方案3省了一半的费用。,知识就是财富！,将天然气转换为甲醇,二. 系统分析定义 为了将对象系统的目的等要求事项最优的予以完成，应当如何构成系统，应用各种分析方法对系统进行模拟计算，从而获得系统设计所必须的信息。 系统分析目的
17、获得信息 前提条件明确要求事项,三.系统分析过程,划定问题的范围-性质，范围等设定目标-单目标或多目标收集资料-基础性工作建模分析替代方案效果综合分析与评价,四.系统分析的意义,使决策者能充分考虑到可能面临的各种选择更有效地利用各种稀缺而昂贵的资源以最小的消耗或支出达到目的加强决策能力为不同决策策略提供后效分析,五.系统分析与运筹学的关系,制订规划、设计方案 如高等级公路网、城市道路网、交通管理系统的规划、设计等。这些规划都是以特定系统为对象，综合社会、政治、经济、资源和技术等各方面的情况，运用规划理论和方法寻求各种规划、设计方案，然后在保证整个系统协调统一的前提下，根据系统的总目标从中选出满
18、意的方案。,六.系统分析在交通工程中的主要应用,工程可行性研究 大型建设项目规定必须要进行可行性研究，要对项目的确定、项目投资以及经济、社会效益以及对环境的影响等多方面用系统分析方法进行论证。,六.系统分析在交通工程中的主要应用,大型项目施工管理 大型交通建设项目投资大、建设周期长，管理十分重要，且管理工作对建设质量、建设进度、节约费用等都有作用。从施工计划的制订到实施，都需要采用系统分析方法。,六.系统分析在交通工程中的主要应用,交通系统的运行管理 如城市道路交通管理，是以特定系统为对象，综合城市社会、经济、资源和技术等各方面的情况，寻求合理的运行管理方案。,六.系统分析在交通工程中的主要应用,第四节,应用实例,1.城市交通综合系统,2. 道路网系统规划的系统工程分析设计过程,3.运输方式规划系统分析过程 框 图,
