交通運輸系統(tǒng)工程 課件 第二章 交通運輸系統(tǒng)分析

芒藝2.1

交通運輸系統(tǒng)分析概述五正尸I概念及要素I特點及準則1分析步驟|I匡斥可了罰芷罰玉--

2.1.1

概念及要素概念：>系統(tǒng)分析，是指從系統(tǒng)的角度出發(fā)；>對需要改進的已有系統(tǒng)或準備建立的新系統(tǒng)進行定性和定量的理論分析或?qū)嶒炑芯浚?gt;從而完成系統(tǒng)目的的重審、系統(tǒng)結構的分析、系統(tǒng)性能的估計、系統(tǒng)效益的評價、系統(tǒng)和環(huán)境相互影響的分析以及系統(tǒng)發(fā)展的預測；>為系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)規(guī)劃設計、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、系統(tǒng)優(yōu)化控制和系統(tǒng)管理提供理論和實驗依據(jù)。I匡斥可了罰芷罰玉--

2.1.1

概念及要素六個基本要素：目

的、 替

代

方案、模型、費用、效益和評價標準。?。芸趬阂籤）`準標價）評+)＿用效l（

費模

型一圖構結念概析分統(tǒng)系替代方案序5``｀｀紐方I匡斥可了罰芷罰玉--

2.1.

2

特點及準則特點：(

1

)

以

整體為目標

；(

2

)

以特定問題為對象；( 3 ) 運

用定置分析和結構模型解析方法(

4

)

憑借價值判斷I匡斥可了罰芷罰玉--

2.1.

2

特點及準則準則：(

1

)

外部條

件與內(nèi)部條件相結合的準則；(

2

)

當前利

益與長遠利益相結合的準則；(

3

)

局部

效益與整體效益相結合的準則；(

4)

定

量分析與定性分析相結合的準則。I匡斥可了罰芷罰玉--

2.1.3

分析步驟一般說來，系統(tǒng)分析的步驟可以概括為五個階段：(

1)

限定問題、確定目的(

2

)

收集分析資料、探索可行方案(

3

)

建立模型（模型化）(

4

)

系統(tǒng)的最優(yōu)化(

5)

系統(tǒng)的評價2.2

交通運輸系統(tǒng)分析的內(nèi)容五產(chǎn)尸I系統(tǒng)目標分析I系統(tǒng)結構分析I系統(tǒng)環(huán)境分析1- -

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析系統(tǒng)目標分析的意義：>系統(tǒng)目標關系到系統(tǒng)的全局或全過程，正確合理與否將影響到系統(tǒng)的發(fā)展方向和成敗。>系統(tǒng)目標分析是進行系統(tǒng)分析的重要步驟，其主要作用是明確系統(tǒng)所要達到的目標、任務和要求，為后續(xù)的方案設計和決策制定提供基礎和依據(jù)。1--

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析系統(tǒng)目標分析的原則：(

1

)

一致性原則強調(diào)各個分目標應該與總目標保持一致，使得整個系統(tǒng)能夠達到縱向與橫向協(xié)調(diào)一致的效果。這樣才能確保在實現(xiàn)各分目標的同時，也能夠推動整個系統(tǒng)朝著一致的方向前進，最終實現(xiàn)總目標。1--

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析系統(tǒng)目標分析的原則：(

2

)

全面性和關鍵

性原則全面性意昧著在制定分目標時

，應考慮所有與總目標相關的方面

，井充分

考

慮市

場、技術、財務等各種資源的利用率和配合度，而不僅是單一的某一個方面。關鍵性原則強調(diào)目標體系的

完整

性

，即在制定目標時必須考慮所有與總目標密切相關的因素和變數(shù)

，包括內(nèi)部和外部環(huán)境中的因素，以及不同層次之間的相互作用和影響，從而確保目標體系的完備性和一致性。1--

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析系統(tǒng)目標分析的原則：(

3

)

應變原則當系統(tǒng)自身條件或環(huán)境條件發(fā)生變化時

，為了適應新的要求l應及時對目標加以調(diào)整和修正。一種是改變目標本身；另一種是調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部的資源配置和各項策略措施。1- -

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析系統(tǒng)目標分析的原則：(

4

)

可檢驗

性與定量化原則系統(tǒng)的目

標必須是可檢驗的

，否

則

達

成

的

目

標

很

可

能

是

含糊不清的，無法衡量其效果。為了使目標具有可檢驗性，應采用一些能夠被量化的指標來表示有關目標，以便對實現(xiàn)情況進行監(jiān)測和評估。在確定這些可檢驗的量化指標時，應考慮其準確性、科學性和可操作性，最好是能夠跟蹤和度量的。1--

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析運輸系統(tǒng)目標分析的內(nèi)容：(

1

)

系統(tǒng)目標的必要性

：>現(xiàn)有系統(tǒng)是否與客觀環(huán)境不適應，是否出現(xiàn)了與國民經(jīng)濟發(fā)展不適應的情況。>由千科學技術的進步，現(xiàn)有系統(tǒng)是否過千落后而必須發(fā)展新系統(tǒng)。>在客觀環(huán)境中是否出現(xiàn)了功能超過現(xiàn)有系統(tǒng)的競爭系統(tǒng)。>系統(tǒng)的用戶是否提出了新的要求。1- -

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析運輸系統(tǒng)目標分析的內(nèi)容：(

2

)

系統(tǒng)目標的可實現(xiàn)性

：>系統(tǒng)目標的科學性。>系統(tǒng)目標的可實現(xiàn)性。1--

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析運輸系統(tǒng)目標分析的內(nèi)容：(

3

)

系統(tǒng)目標的完善性

：系統(tǒng)目標的完善性是指制定目標時必須充分考慮人們對千系統(tǒng)特性要求的多樣性以及系統(tǒng)本身的多層次性，從而確保提出的目標能夠充分體現(xiàn)系統(tǒng)所需。1- -

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析運輸系統(tǒng)目標分析的內(nèi)容：(

4

)

系統(tǒng)有無具體的

指標體系

：一般來說，在系統(tǒng)中可能有多個目標，要分為主要目標和次要目標。為了達到某一系統(tǒng)的目標，往往又規(guī)定許多指標，這些指標雖然在數(shù)量上很多，但是它們是相互關聯(lián)、相互影響的，從而構成了系統(tǒng)的指標體系。1--

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析系統(tǒng)目標分析的具體實施：(

1

)

系統(tǒng)總體目

標的確定>制定系統(tǒng)的總體目標時，必須具備全局性、發(fā)展性和戰(zhàn)略性的眼光；>同時考慮社會、經(jīng)濟和科學技術發(fā)展所提出的新要求；>此外，還應當注重目標的合理性、現(xiàn)實性、可行性和經(jīng)濟性，避免脫離系統(tǒng)自身的狀況和能力，以及忽視環(huán)境條件的制約而提出不切實際的目標；1- -

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析系統(tǒng)目標分析的具體實施步驟：(

1)

系統(tǒng)總體目標的確定>解決復雜系統(tǒng)問題需明確總體目標，考慮全局、發(fā)展和戰(zhàn)略視角，同時結合社會、經(jīng)濟和科技新要求。目標應合理、現(xiàn)實、可行和經(jīng)濟，避免不切實際。制定近期和遠期目標計劃，評估潛在負面影響，考慮內(nèi)外部限制因素?！红?

- -

- 2.2.1系統(tǒng)目

標分析(

2

)

建立系統(tǒng)的目標集>目標集包括各級分目標和目標單元，是實現(xiàn)總目標的具體化。>總目標通常抽象且概括，不易操作，因此需分解成具體直觀的各級分目標。分解方法有兩種：目標樹、目標手段分析。1- -

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析目標樹：>目標樹是將總目標分解成層次結構，清晰展示系統(tǒng)目標及其關系。它有助千理解系統(tǒng)目標體系，全面掌握問題，便于問題明確和分析。通過目標樹，可以系統(tǒng)地組織和規(guī)劃分目標，優(yōu)化整體功能。此外，目標樹有助千識別和調(diào)整潛在沖突或不合理目標，確保分目標協(xié)同，實現(xiàn)總體目標。盧巨1- -

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析如何構建城市公共交通運輸系統(tǒng)工程目標樹？總目標

：

提升城市公 共交通運輸系統(tǒng)的服務質(zhì)量和運營效率服務質(zhì)量提升；運營效率提高；可持續(xù)發(fā)展促進乘客出行便捷性目標；乘車舒適性目標運輸能力增強目標調(diào)度智能化目標環(huán)境保護目標社會公平性保障目標．1- -

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析(

2

)

目標手段分析>目標手段分析涉及將總體目標分解為可操作的子目標，井確定實現(xiàn)它們的方法。這一過程有助千識別實現(xiàn)總體目標所需的各級子目標和工作方法，評估井選擇最優(yōu)方案，提高效率和競爭力。分析時需確保子目標間邏輯一致，避免局部優(yōu)化損害整體效益。巨二二級-

-

2.2.1系統(tǒng)目

標分析1-一、總體目標斷 翅 婢 ，；吵

居民出

1耐間，防

柱城市發(fā)展與區(qū)域協(xié)調(diào)。二、目標分解與手段1.

改善道路基礎設施0 目標：提升道路連通性與通行能力。0 手段 ：新建和拓寬干道 如在交通壓力大區(qū)域建快速路、拓寬擁堵主干追。0 完善微循壞道路，在人口密桀區(qū)優(yōu)化支

路網(wǎng)絡。2.

優(yōu)化公共交通系統(tǒng)0 目標：提高公共交通吸引力和分 擔率。0 手段：組和發(fā)車間隔o埋加線路攫蓋，新開

通線路。O 提升服務質(zhì)量，更新車輛

、

增加信息化設施，優(yōu)化地鐵編0 建邸殿令交通樞紐，

實現(xiàn)多種交通 方式無縫換乘。3

發(fā)展智能交通管理目標：提高

交漁管理效率。0手段 ：o 建立流量 監(jiān)測系統(tǒng)。0 實施智能信號控制。0 推廣智能導航應用，鼓勵共享出行

。4 加強交通需 求管理。目

標：

調(diào)控需

求

，緩解

壓力。0 手段

：o 高峰時 段限 行。調(diào)整停車收費策略。c 鼓勵綠色出行

，完善步行和自行車道網(wǎng)

絡。1---2.2.2

系統(tǒng)結構分析系統(tǒng)的結構與功能：(

1

)

系統(tǒng)結構的概念“結構”一般是指事物的各個構成部分的組合及其相互關系，是事物的各個組成要素之間排列順序、結合方式和相互制約、相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴的關系總和。系統(tǒng)結構，是指系統(tǒng)的構成要素在時空連續(xù)區(qū)上的排列組合方式和相互作用方式。1---

2.2.2系統(tǒng)結構分析系統(tǒng)的結構與功能：(

1

)

系統(tǒng)結構的概念“結構”一般是指事物的各個構成部分的組合及其相互關系，是事物的各個組成要素之間排列順序、結合方式和相互制約、相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴的關系總和。系統(tǒng)結構，是指系統(tǒng)的構成要素在時空連續(xù)區(qū)上的排列組合方式和相互作用方式。1- --

2.2.2系統(tǒng)結構分析( 2 ) 系統(tǒng)的 功能系統(tǒng)功能涉及其與環(huán)境的相互作用。系統(tǒng)環(huán)境的界面稱為邊界，系統(tǒng)對環(huán)境的作用是輸出

，而環(huán)

境

對

系統(tǒng)

的

作

用是

輸入

。

系

統(tǒng)

通過

輸入和

輸出

與

環(huán)境

交

換

物質(zhì)、能量和信息，產(chǎn)生相互作用。系統(tǒng)輸出是經(jīng)過處理的物質(zhì)、能量和信息，如產(chǎn)品和成果。簡而言之，系統(tǒng)是一個處理或轉(zhuǎn)換機構，將輸入轉(zhuǎn)化為所需的輸出。處理和轉(zhuǎn)換是系統(tǒng)的基本功能，而輸入和輸出則是其更廣泛的功能。從狹義上講

，處

理

和轉(zhuǎn)換就是系統(tǒng)的 功能

；廣義上 講

，輸入與

輸出

也是系統(tǒng)的

功能。氣氣(\?',、\

.

i

、(

\.了歹\<.-..．了－｀咬乏了，：氣三畛1- --

2.2.2系統(tǒng)結構分析輸入

：乘客施維 護與

管( 2 ) 城

市

軌

道交通系統(tǒng)的功能輸入

：

物質(zhì)輸入

：車輛與設備

；能

量

輸

入

；信息需求信息；外部交通信息；系統(tǒng)處理與轉(zhuǎn)換

：

行

車組織

；客

運

服

務管

理

；設理；系統(tǒng)

輸出

：

物質(zhì)輸出

：安

全、準時地將乘客輸送到目的地能量輸出：

減

少交

通擁堵，降低了

交通系統(tǒng)的能源消耗信息輸出

：

運營數(shù)據(jù)信息；乘客

反饋信息1- -

-2.2.2系統(tǒng)結構分析( 3 ) 系統(tǒng)結 構

與系統(tǒng) 功能 的

關系戶結構是完成系統(tǒng)功能的基礎。系統(tǒng)功能依賴千其結構和要素。要素包括部件、子系統(tǒng)等

，而結構則是要素間的關系和排列。要素與結構相互作用

，形成系統(tǒng)的基礎，實現(xiàn)特定功能。同時，所需功能也會影響要素和結構的選擇。因此，系統(tǒng)設計時應考慮功能要求和性能指標，選擇合適的要素和結構。氣．．t〉I

.j,

./

,/ ．．..1- --

2.2.2系統(tǒng)結構分析( 3 ) 系統(tǒng)結 構

與系統(tǒng) 功能的 關系>不同的系統(tǒng)結構產(chǎn)生不同的系統(tǒng)功能和功能效率。系統(tǒng)的結構不僅關系到系統(tǒng)的規(guī)模、復雜程度和可靠性，還直接決定了系統(tǒng)所具有的功能和應用場景。勹器節(jié)巳點服務器口節(jié)點服務器節(jié)點服務器1- --

2.2.2系統(tǒng)結構分析( 3 ) 系統(tǒng)結 構

與系統(tǒng)

功能的關系>

不同的系統(tǒng)結構產(chǎn)生不同的系統(tǒng)功能和功能效率。集中式架構優(yōu)點包括簡單易用、集中化管理以及成本效益。缺點是單點故障、性能瓶頸和可擴展性有限。分布式架構優(yōu)點是高可靠性、高性能和良好的可擴展性，但缺點是復雜性i

嚴；：節(jié)點0服務器

節(jié)0點服務器節(jié)口點服務器1- --

2.2.2系統(tǒng)結構分析系統(tǒng)結構分析的任務：(

1

)

系統(tǒng)組成要素以

及系統(tǒng)結構分析探討運輸系統(tǒng)構成要素及其相互關系和產(chǎn)生的系統(tǒng)結構。運輸系統(tǒng)包括交通工具、道路基礎設施、人員、運輸管理和監(jiān)管機構等要素，這些要素相互作用形成協(xié)調(diào)一致的結構，實現(xiàn)特定功能和性能規(guī)格。1- --

2.2.2系統(tǒng)結構分析( 2 ) 系統(tǒng)結 構的 穩(wěn)定

性分析系統(tǒng)穩(wěn)定

性指其在生命周期內(nèi)可靠完成功能的能力。為保持功能和穩(wěn)定運行，需重視系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。即便面對經(jīng)濟、政治、氣候和技術變化，系統(tǒng)也應保持預期運行。因此，確保運輸系統(tǒng)長期穩(wěn)定需重視穩(wěn)定性分析。1- --

2.2.2系統(tǒng)結構分析( 3 ) 系統(tǒng)結 構的

合理性分析分析運輸系統(tǒng)結構合理性旨在優(yōu)化系統(tǒng)

功能和性能。不合理的結構會妨礙運輸功能的發(fā)揮。結構的合理性對系統(tǒng)有重大影響。通過分析，可以識別井改進不合理之處，避免復雜或不穩(wěn)定的概念模型，從而提升系統(tǒng)穩(wěn)定性與效率。1---

2.2.2系統(tǒng)結構分析系統(tǒng)結構分析內(nèi)容：(

1

)

系統(tǒng)組成要素分析(

2

)

系統(tǒng)的相關

性分析(

3

)

系統(tǒng)的

層次

性分析(

4

)

系統(tǒng)結

構分析方法1--

-2.2.2系統(tǒng)結構分析系統(tǒng)結構分析內(nèi)容：(

1

)

系統(tǒng)組成要素分析分析系統(tǒng)由哪些要素組成，這些要素之間具有什么樣的關系，這些關系產(chǎn)生什么樣的系統(tǒng)結構等。S=

{S1,S2,

S3,

·….·,

Sn}1- --

2.2.2系統(tǒng)結構分析( 2 ) 系統(tǒng)的 相關

性分析由千相關關系只能發(fā)生在兩個具體要素之間，因此，系統(tǒng)要素之間的關系就是一種簡單的二元關系R;=,j

!i,j=1,2,

……，n1,

S

和S

1有直接關系0, Si和SJ

無直接關系1- --2.2.2

系統(tǒng)結構分析( 3 ) 系統(tǒng)的 層次

性分析對千哪些要素應歸屬千同一層次，層次之間應保持何種關系以及層次的層數(shù)和層次內(nèi)要素的數(shù)量等都有許多重要的關系。第1級第3級I一- - 2.2.2系統(tǒng)結構分析(4

)

系統(tǒng)結構分析方法根據(jù)系統(tǒng)結構分析的內(nèi)容，可將系統(tǒng)結構分析主要分為以下幾個步驟：1、確定

系統(tǒng)

組成要素，井分

別編號 ，記做

：S

={S1,S2,S3,

··…·,Sn}2、確定系統(tǒng)組成要素之間的直接關系

，引入二元關系式：R=;j

『,S

和S

J有直接關系O, Si

和SJ

無直接關系i,j=1,2,······,

n同

時

，根據(jù)二元關系式建立系統(tǒng)的直接關系矩陣（鄰接矩陣）M。I一- - 2.2.2系統(tǒng)結構分析同時

，根據(jù)二元關系式建立系統(tǒng)的直接關系矩陣（鄰接矩陣）M。S1

S2S3

S4S11 1 。。1 1 。11 。1

。M=

S2S3S4。。。1I一-- 2.2.2系統(tǒng)結構分析通過對鄰接矩陣的計算，得到可達矩陣：T=

Mn+1其中

：表示直接關系矩陣M的階數(shù)?？蛇_矩陣除了反映系統(tǒng)中各要素間的直接關系外，還可以反映系統(tǒng)中各要素之間的間接關系。4、將可達矩陣T分解成R(Si)和A(Si)兩個集合：其中：

R(Sil集合是指包含由R(Sil

可能

到

達的

一切有關系的要素集合，稱為Si的

母

集合。A(Sil集合是指

包含一

切有關系的要素可以到達Si的

集合 ，稱為Si的

子集

合。I一-- 2.2.2

系統(tǒng)結構分析5、計算R(Si)與A(Si)的交集

，滿足

R(Si)A(Sil=R(Sil中的要素

就是系統(tǒng)的最上位要素，即最高層次的要素。6、去掉最高層次要素

，重復

步驟

5

,

依次分出系統(tǒng)的第二層、第三層……直至最底層要素。7、根據(jù)上述分析

，畫出

系統(tǒng)的層次結

構圖

。遞階結構模型第1級第2級第3級令

例1令某系

統(tǒng)

由

4個要素(

S1'

S2'S3'S4)組成。S1S1

S2

S3

S41 1 。。1 1 。11 。1

。M=

S2S3S410 。。1Mi21

==

1

x

1

+1

x

1+

0

x

1

+

0

x

O

==

11。1

＊1 1 。1111

＊1 1 。1 1 0 0 1 1 0 0M 勹

1

1

0

1

1

1

0

11 0 1 0 1 0 1 00 0 0 1 0 0 0 1。。。11 1 0 1*1 1 0 1*M3=M2xM=I

1 1 0 11 1*

1

00 0 0 11 1 0 01 1 0 11 0 1 00 0 0 11 1 0 1 l=M4=M51 1* 1 1*0 0 0 1I 要素

飛

蘆 蘆 霍 蘆岱芯，霍 :1判斷

R(SJ的雷義系統(tǒng)

的最母集合Si

的子集合上位要素121,2,41,2,31,21,2,41,2,31,231,2,3,4334最上位要素s

3 s

4＊母集合1 。1．...

IT=S211

1

11

1

。11 1

＊S3 1 /1*S4

I\

(\ r0。1第二章交通運輸系統(tǒng)分析T==1 01 11

第二層

次要素要素 R(Si):

包含由S可

能到達的一切有關 A(SJ:包含一切有關系的要素可以到 R(Si)A(Si)系的

要素集合，稱為Si

的

母

集合 達S

i

的集合，稱為S

i

的子集

合 判素斷R(

S

)i

的要素就是系統(tǒng)

的最上位

要11,21,2,31,22I 31,21,2,31,2,331,23第三層次要素系統(tǒng)結構圖（分層有向圖）S1

S2 S3

S4\--------------第1

層---------------第2層第3層S1

Ir1

1

l

0

。M =S2 11

1 11

0S3 f

1) 0 1S4 10 。。1練習題：令

某系

統(tǒng)

由

五

個

要

素

(

S

1'S

2'

.

.

.

'

S

s)

組成。經(jīng)過兩兩判斷認為：

S

1

和S

2相互影響、S

2影響S

4、S

3影響S

1、S

s影響S

1。

試分析該

系統(tǒng)

中各要素的遞解層級結構。1100011010M=,101000 0 0 1 01 。。0

0

1

1

。1

。1 1 。

1

1

。1

。。。1 。10 0 1 1 1 。。1 。。。。1 。1 1

。。。11

1

。1

。1M

2 =

M

xM=

'。l1 。。。1 1 。。。1 1 1 。。11M

3 =

M

2111。。。

。。1 1 1 1。。。1 。。。。11 1 。1

。1

1

。。。

1

1

。1

。1 1 。1

。

1

。1

。

1

1

。1

。0 0 1 。。。。1 1 。。1 11 1 11。。。。1

。。。。1

。1111 1

。1 。

1 。。。

1 。

。1 11 111 11。1 。

。1 。 。

。M4=

M3x

M

=l

11 1 111。。

。。1 1 1 10

l

= M

3｀1 11 1 11 1。0

。0

1

。。0

0

1

。。。。1

。0 0 。 1 。1*1 111 1 。

。T ==I

111*

1*

。1。。。

。1

*1*1 。

1要素R體）A(Si

)R體）A鎬）11

,2,41,2,3,51,221,2,41,2,3,51,231,2,3,433441,2,3,4,5451,2,4,555第一層第三層要素R(Si

)A(Si

)R體）A體）11

,21,2,3,51,221,21,2,3,51,231,2,33351,2,555第二層要素R(Si)A(Si)R體）A體）333355551---

2.2.3系統(tǒng)環(huán)境分析系統(tǒng)環(huán)境的概念：>

廣義地講，一個系統(tǒng)之外的一切事物或系統(tǒng)的總和

，稱為該系統(tǒng)的環(huán)境；>

狹義的環(huán)境是指與系統(tǒng)有不可忽略的聯(lián)系的事物的總和。1- -

-2.2.3系統(tǒng)環(huán)境分析運輸系統(tǒng)環(huán)境分析的意義：(

1

)

系統(tǒng)之間的關系保持協(xié)調(diào)是系統(tǒng)功能發(fā)揮的保證(

2

)

系統(tǒng)之間物質(zhì)、能量和信息的交換關系是影響系統(tǒng)功能的主導關系1---

2.2.3系統(tǒng)環(huán)境分析環(huán)境因素及分類：(

1

)

自然環(huán)境(

2

)

科學技術環(huán)境(

3

)