交通运输系统分析

库存 控制
质量 控制
物 、 财 、 人 、 信 息
产品 销售
劳动 对象
成本 控制
资金 回收
例1 工业企业生产经营活动系统
例2 城市交通综合系统
城市交通综合系统
道路交通条件
交通环境条件
路 段 交 通 系 统
路 口 交 通 系 统
交 通 设 施 系 统
公 共 交 通 系 统
行 人 交 通 系 统
交 通 管 理 系 统


二、系统分析 1.列出泡茶所需的全部工序 2.确定每道工序所需的时间 3.确定各道工序之间的时间连 接关系 4.定性分析有几种备选方案 5.计算每种方案所需的总时间 6.做出比较结论

工பைடு நூலகம்分析
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 洗壶 灌水 放壶 等水开 洗杯 找茶叶 泡茶 喝茶 紧前工序 无 1 2 3 无 无 4，5，6 7 工序时间(分) 1 0.5 0.3 15 1 1 2.2
系统思想发展
古代朴素系统思想
亚里士多德“整体大于部分之和” 我国古天文学“二十四节气” 西汉初年古代医学总集《黄帝内经》 战国时期都江堰水利枢纽“三大工程与120附属渠 堰工程”


近代系统思想
各学科分门别类发展 培根《新工具》、笛卡尔《方法论》 牛顿经典力学后，机械论与还原思想占主导






(1) 整体性和系统化观点（前提） (2) 总体最优或平衡协调观点（目的） (3) 多种方法综合运用的观点（手段） (4) 问题导向及反馈控制观点（保障）

系统工程的发展
年代（份） 1930 重大工程实践或事件 美国发展与研究广播 电视 美国实施彩电开发计 划 美国Bell电话公司开 发微波通讯系统 重要理论与方法贡献 正式提出系统方法（Systems approach）的概念 采用系统方法，并取得巨大 成功 正式使用系统工程（Systems Engineering）一词

定性策划几个备选方案
甲：⑴洗净水壶；⑵灌上凉水；⑶壶放在火 上；⑷等水开；⑸水开后，以最快的速度 洗茶杯，找茶叶；⑹泡茶，待茶泡好；⑺ 喝茶。
乙：⑴洗净水壶；⑵洗茶杯；⑶找好茶叶； ⑷灌凉水；⑸壶放火上；⑹等水开；⑺水 开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；⑻等 待茶泡好；⑼喝茶。
丙：⑴洗净水壶；⑵灌凉水；⑶壶放火上； ⑷洗茶杯；⑸拿茶叶；⑹水开之前，可干 一些其它事；⑺水开，泡茶；⑻喝茶。

如何学习这门课程？
掌握交通运输系统分析的基本方法；
根据选题要求，提交专题报告； 注重前沿理论的学习和运用； 注重与实际相结合的应用分析。




主要参考书目
《交通运输系统分析》，张国伍，西南交大出版社，1991
《交通运输系统工程》，郭瑞军，国防工业出版社，2008 《系统工程》，汪应洛，机械工业出版社，2011
阶段
I
1940
第二次世界 大战期间
英、美等国的反空袭 等军事行动
美国研制原子弹的 “曼哈顿计划” 美国空军建立兰德 （RAND）公司
产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即 军事系统工程
运用SE，并推动了其发展 曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重 要性



第一讲
系统与系统工程
1.1 系统概念与特征 1.2 系统工程概念及特点 1.3 系统工程方法论 1.4 运输系统工程内涵


1.1 系统概念与特征
你认为什么是系统？ 你认为哪些算系统？ 这些系统的共同点是什么？
（1）两个以上要素组成的整体 （2）要素之间、要素与整体、整体与环 境存在有机联系 （3）这些联系和结构产生系统功能
现代系统科学
能量守恒定律、细胞学说、进化论 辩证唯物主义为指导的哲学 系统科学的产生
现代科学技术体系结构（钱学森）
哲学 桥梁 学科 基础 科学 数学 哲学 数学 自然辩 证法 自然 科学 历史唯 物主义 社会 科学 马克思主义哲学 系统论 系统 科学 认识论 思维 科学 社会论 行为 科学 军事 哲学 军事 科学 … … …
美国自动控制学家 L.A.Zedeh提出“模糊 集合”概念
提出PERT（网络优化技 术），这是最早的系统工 程技术之一。 表明系统工程的实用化和 规范化
为现代SE奠定了重要的数 学基础 使用了多种SE方法，其成 功极大地提高了SE的地位
IV
1965
19611972
美国实施“阿波罗” 登月计划
V
1972 国际应用系统分析研究所 SE的应用开始从工程领域进 （IIASA）在维也纳成立 入到社会经济领域，并发展 到了一个重要的新阶段。
教 学 内 容 第六讲 交通运输系统预测 6.1 系统预测概述 6.2 系统预测方法（重点） 6.3 系统预测实例
第七讲 交通运输系统网络优化 7.1 网络优化概述 7.2 网络优化技术（重点） 7.3 网络优化实例
第八讲 交通运输系统综合评价 8.1 系统评价方法 8.2 综合评价方法（重点） 8.3 系统综合评价实例 第九讲 交通运输系统决策 9.1 系统决策概述 9.2 系统决策方法（重点） 9.3 系统决策支持系统 第十讲 交通运输系统仿真软件应用 10.1 常用仿真软件介绍 10.2 常用仿真软件应用实例（重点）







定义
系统就是由两个或两个以上相互区
别、相互联系而又相互作用的要素 组成，在一定的阶层结构形式中分 布，在给定的环境约束下，为达到 一定目的而存在的有机整体。


六大特征
整体性
一般来说，F ＞ ∑Fi “三个臭皮匠，赛过一个诸葛亮” 特殊情况：“一个和尚挑水吃，两个和尚 抬水吃，三个和尚没水吃” 要使得整体的功能大于部分功能之和，组 成该整体的各要素必须协调统一。




引例：泡茶问题
开水没有，开水壶 要洗，茶壶茶杯要 洗，火已生了，茶 叶也有了，想泡壶 茶喝，怎么办?”
一、问题描述 目标：喝到一碗清新的热茶。 条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、 一个燃着的火炉和可用的凉水水源。 其它要求：以最节约资源的方式实现 目标。 研究任务：合理安排各道工序，设计 一个解决泡茶问题的行动计划。

系统原理： 最优化、并行统筹、工序图法
教 学 内 容 第一讲 系统与系统工程 1.1 系统及其特性 1.2 系统工程概述 1.3 系统工程应用 1.4 系统工程发展 第二讲 系统分析方法 2.1 系统分析原理 2.2 系统要素分析 2.3 系统结构分析 2.4 系统决策与评价（重点） 2.5 系统预测分析（重点） 2.6 拓展学习 第三讲 系统仿真与系统动力学 3.1 系统仿真原理 3.2 系统动力学原理 3.3 案例分析（重点） 第四讲 交通运输系统分析原理 4.1 交通运输系统概述 4.2 交通运输系统分析内容 4.3 交通运输系统分析方法（重点） 4.4 拓展学习 第五讲 交通运输系统模型 5.1 系统模型概述 5.2 常用交通运输系统模型（重点） 5.3 交通运输系统结构分析 5.4 交通运输系统环境分析 5.5 案例分析
70年 SE的广泛应用在国际上达到高潮 代
VI
80年 SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮 代
20世纪50至60年代，我国主要标志和集中代表是钱 学森的《工程控制论》、华罗庚的《统筹法》和许国 志的《运筹学》。 从70年代末、80年代初开始大规模地研究与应用SE。 如：人口问题的定量研究及应用（始于1978年）、 2000年中国的研究(1983至1985年）、全国和地区能源 规划（始于1980年）、全国人才和教育规划（始于 1983年）、农业系统工程（始于1980年）、区域发展 战略（始于1982年）、投入产出表的应用（始于1973 年）、军事系统工程（始于1978年）、水资源的开发 利用（始于1978年）等。 90年代以来，系统工程在与企业发展结合、与现代 信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思维 科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。
企 事 业 单 位 分 布
停 车 场 分 布
公 交 站 点 分 布
居 民 住 宅 分 布
公 共 场 所 分 布
第 三 产 业 网 点 分 布
描述一个 你熟悉的 系统
说明： (1)系统的功能及其要素； (2)系统的环境及输入、输出； (3)系统的结构； (4)系统属性的表现。





1.2 系统工程概念及特点


环境分析 国家 政策 市场 研究 技术 经济 预测 社 会 需 求
经营决策与计划
投入
转换
产出
技术 文件
生产 控制
服务 调查
竞争 状况 企业 能力 资金 来源 资源 条件 生 产 可 能
经 营 目 标
产 品 开 发
经 营 计 划
生 产 技 术 准 备
劳动 力
劳动 手段
生 产 组 织 与 控 制
Ennio Cascetta, Transportation Systems Engineering: Theory and Methods, Springer, 2001 Joseph Sussman, Introduction to transportation systems, Boston : Artech House, 2000. Alexander Kossiakoff, William N. Sweet, Sam Seymour, Systems Engineering Principles and Practice, John Wiley & Sons, 2011

方案分析
甲方案总时间 =1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案总时间 =1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 丙方案总时间 =1+0.5+(0.3+15)+2.2=19

建议方案：丙（满足目标、要求）

几大步骤：

确定问题 目标分析 需求分析 方案策划 系统分析（统计、计算、比较） 决策建议 方案实施


集合性
表现为要素之间的相互区别性，且随时间 变化而变化，具有一定的动态特征。

有序性（层次性）
表现为要素在系统中所处的地位不同，从 而形成了不同的层次，该层次决定了系统 内物质、信息和能量的流动。

相关性
必须努力建立起系统各要素之间的合理 关系，以消除相互间的盲目联系和无效行动。

目的性
系统整体形成的特定功能和目的。
交通运输系统分析

为什么要学习这门课程？
《交通运输系统分析》是学院通开课，全 院交通相关专业的基础课之一。 以系统工程的原理和方法，认识和分析交 通运输体系，研究交通运输系统分析的基 本理论和方法。 培养研究生掌握系统和系统分析的基本概 念与方法，掌握交通运输系统分析的基本 理论、基本方法和专业创新思维，使研究 生基本具备以系统思想和系统分析方法处 理交通运输问题的能力。
技术 科学
…
工程 技术
统筹方 法、速 算技术
齿轮技 术、生 产工艺
企业经 营管理
各门系 统工程
人工 智能
公共关 系学
战术训 练、军 事工程
…


系统工程（Systems Engineering, SE）
以大型复杂系统为研究对象，按一定目的 进行设计、开发、管理与控制，以期达到 总体效果最优的理论与方法。
II
本世纪40年 代 1945
III
40年代后 运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、 期到50年 电子计算机的出现，为SE奠定了重要的学科基础 代初期 1957 H.Goode和 R.E.Machol发表第一 部名为《系统工程》 的著作 系统工程学科形成的标志
1958
美国研制北极星导弹 潜艇 R.E.Machol编著《系 统工程手册》

环境适应性
物质、能量、信息 产品、成果
环境
系统（转换）
环境
• 系统的分类

组成要素的性质：自然系统，人造系统

从系统的状态与时间的关系看：静态系统， 动态系统
从系统与环境的密切程度看：封闭系统，开 放系统 按系统的形态分：实体系统，概念系统 按反馈性分：开环系统，闭环系统 按系统的规模大小和复杂程度：小系统（一 般系统），复杂系统（复杂巨系统）
《系统工程理论、方法与应用》，汪应洛，高等教育出版 社, 1998

《运输经济学导论》，许庆斌、荣朝和，中国铁道出版社， 2003

Ennio Cascetta, Transportation Systems Analysis: Models and Applications, Springer, 2009
几何、 物理学、 经济学、 系统学 思维学、 伦理学、 战略学 信息论 行为学 代数、 生物学、 社会学、 数学分 力学、 民族学 析 化学 计算数 化学原 学、应 理、机 用数学 械原理、 电工学 资本主 运筹学、 情报学、 社会主 义理论、 信息论、 模式识 义道德 别 理论 社会主 控制论 义理论 指挥学