第一篇 第1章 交通运输通论 ― 1.3 交通运输系统概述

交通运输工程学基础TrafficandTransportationEngineeringBasis深圳大学机电与控制工程学院（轨道交通学院）LOGO第1章交通运输通论LOGO内容提要交通运输概论1.1交通运输业及其与国家发展关系分析1.2交通运输系统概述1.3LOGO本章教学要点交通运输发展史、现状及发展趋势交通运输需求与服务的主要内容交通运输与经济、社会发展及与资源、环境的关系分析交通、运输的含义及其辨析与其应用交通运输系统五种交通运输方式的技术经济和运营特征交通运输运营与客货运输组织了解理解掌握交通运输业特性分析方法交通运输在国民经济中的地位和作用LOGO第1.3节交通运输系统概述LOGO1.3交通运输系统概述1.3.1关于交通运输系统1.3.2交通运输运输系统的组成1.3.2五种交通运输方式的技术经济和运营特征1.3.3运输生产过程的组织与管理LOGO1.3.1关于交通运输系统LOGO1.3.1关于交通运输系统一、“系统”简介二、交通运输系统的内涵LOGO一、“系统”简介1、系统的概念2、系统的特性3、系统思想及系统理论4、系统的分类5、系统的结构与功能6、系统工程LOGO1、系统的概念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例如：一个城市就是一个系统，它是由交通运输系统、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；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。LOGO1、系统的概念系统的定义系统是由相互联系、相互作用的诸要素组成的、具有一定结构和功能的有机整体一切系统具有的共性：•系统是由两个以上的要素(Element)组成的整体(Whole)–集合性—要素是构成系统的最基本的部分，没有要素就无法构成系统，单个要素也无法构成系统•系统诸要素之间、要素与整体之间、以及整体与环境之间存在着一定的有机联系–相关性—要素之间若没有任何联系和作用，则也不能称其为系统•系统要素之间的联系与作用必产生一定的功能–功能性—功能是系统所发挥的作用或效能，且是各要素个体所不具备的功能，这种功能是由系统内部要素的有机联系和系统的结构所决定的LOGO1、系统的概念S1系统ACDBS2系统环境系统边界子系统（或元素、部件）间接口子系统（或元素、部件）联系系统间接口系统的概念模型LOGO1、系统的概念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。LOGO1、系统的概念(1)系统通过整体作用支配和控制要素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LOGO【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、系统的概念LOGO(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1、系统的概念LOGO1、系统的概念“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。【举例】：“神舟六号”载人航天飞船【举例】：国民经济系统与交通运输系统的关系对我国国民经济大系统而言，如果构成该系统的工业系统、农业系统、交通运输系统等各个系统都能够协调发展的话，就能够使国民经济持续、稳定的发展；但由于交通运输系统发展缓慢，与其它子系统之间出现了不协调、不适应的比例关系，因而严重制约了国民经济的发展，影响了国民经济的整体效益。LOGO1、系统的概念(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）例如：•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。LOGO1、系统的概念系统意识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LOGO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1、系统的概念LOGO【案例分析】：粮食供应系统我们每个人都要吃饭，做饭的粮食是到粮店去购买的，为什么到粮店能买到粮食呢？其原因，在这个城市内存在着一个庞大的粮食供应系统。这个系统包括种粮、购粮、存粮、粮食加工、粮食分配、粮食运输、粮食管理等环节，而粮店只是其中的一个环节，能买到粮食，说明所有这些环节都能正常运转。如果这些环节中任何一个环节出了问题或没能有机地配合行动，那么，从粮店是买不到粮食的，这就是购粮问题上的系统意识。一个城市的粮食管理干部，如果他没有系统意识，那么这个城市的粮食供应是不会搞好的。“衣、实、住、行”是人的生活四大要素！1、系统的概念LOGO2、系统的特性为什么要了解系统的特性？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系统的特性有哪些?整体性相关性目的性环境适应性LOGO2、系统的特性整体性(Integrity)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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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LOGO2、系统的特性系统的整体的功能不等于各组成部分的功能之和•在系统论中：1+1不等于2,这是冯·贝塔朗菲著名的“非加和定律”•非加和定律分为两种情况：–一是“整体大于部分之和”——称为系统整体功能放大效应；–二是“整体小于部分之和”——称为系统整体功能缩小效应。•恩格斯在《反杜林论》中说过：“许多人协作，许多力量融合为一个总的力量，用马克思的话来说，就造成‘新的力量’，这种力量和它的一个个分力量的总和有本质的差别”。LOGO2、系统的特性路·冯·贝塔朗菲（ludwigvonbertalanffy，1901-1972),美籍奥地利理论生物学家，20世纪杰出的思想家之一。他从生物学领域出发，涉猎医学、心理学、行为科学、历史学、哲学等诸多学科，以其渊博的知识、浓厚的人文科学修养，创立了本世纪具有深远意义的“一般系统论”，使他的名字永久地与系统理论联系在一起。1972年，法国科学家委员会曾提名他为诺贝尔奖候选人，但是在诺贝尔奖评选委员会讨论这个提名之前，贝塔朗菲不幸辞世。1901年9月19日，正当20世纪拉开序幕之时，贝塔朗菲降生在维也纳一个古老而又赫赫有名的家族之中；1972年6月9日，因心脏病发作，与世长辞。人物简介：路·冯·贝塔朗菲LOGO2、系统的特性1937年，首次科学地提出“系统”这一科学概念，他认为系统是“相互作用的诸要素的综合体”；1945年公开开发表他的论文《关于一般系统论》的发表，成为系统论形成的标志；1948年在美国再次讲授“一般系统论”时，得到学术界的重视。1968年贝塔朗菲发表的专著：《一般系统理论基础、发展和应用》(《GeneralSystemTheory;Foundations,Development,Applications》）,被公认为是这门学科的代表作，确立了这门科学学术地位。开创了理论生物学理论。曾经有位学者这样表述：“生命可以被定义为是一件侥幸做成的艺术品，而理论生物学则要探索它是如何做成的？”在如何做成这一问题上，贝塔朗菲独辟蹊径，对有机论的观点重新界定并加以探讨。从历史上看，有机论的观点由来已久，而贝塔朗菲则使其以一种崭新的面貌出现在20世纪的生物学舞台上。这就是说，贝塔朗菲以一般系统论的思想充实和丰富了有机论学说。LOGO2、系统的特性系统的整体性表现为三种情况：1)整体大于各组成要素之和，即F∑Fi•要素之间的关系：协同作用•事例：一个臭皮匠，没张好鞋样；两个臭皮匠，彼此有商量；三个臭皮匠，顶个诸葛亮2)整体等于各组成要素之和，即F=∑Fi•要素之间的关系：没有协同作用•事例：如一堆沙子3)整体小于各组成要素之和，即F∑Fi•要素之间的关系：离心作•事例：一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃F为系统的整体功能；Fi为各要素的功能，i=1，2，…，nLOGO2、系统的特性举例：F∑Fi系统整体功能大于其组成要素功能的总和，这不仅是在量的方面，更着重于质的方面例如，一些零部件只有组装成一台机器，组成一个机器系统，才能充分发挥其功能，而单独的一个零件、一个螺丝钉是没有机器的属性，是不具备机器的功能的再比如，交通管制系统是一个大系统，它由交通网、运输工具、信号控制等要素或子系统组成，只有当这些要素都很完善、配合协调的时候，才能够形成一个较好的、完善的系统LOGO2、系统的特性举例：F∑Fi是否多个要素凑在一起，其功能都一定大于部分功能之和呢？典型案例:“一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”•这是因为，这三个和尚没有形成一个“系统”，这些“和尚要素”相互不协调、不统一，才使得集体运水的效果急减，甚至达到无水可吃的地步•这就说明，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•各要素的结合要保持合理，注意从提高整体功能的角度去提高和协调要素的功能LOGO我只知道自己的信息……但我不知道别人的信息……信息孤岛……LOGO2、系统的特性“自动化孤岛”、“信息孤岛”LOGO2、系统的特性1+1=2?LOGO2、系统的特性将“自动化孤岛”、“信息孤岛”集成在一起LOGO让信息孤岛永不存在LOGO2、系统的特性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LOGO2、系统的特性相关性举例1—交通管制系统•交通网