1、2022/7/17交通運輸系統工程1交通運輸系統工程2022/7/17交通運輸系統工程2一、交通運輸系統組成因素二、交通運輸系統的特點三、系統功能四、交通運輸系統的結構五、根底理論六、交通運輸系統決策支持系統七、開展趨勢 2022/7/17交通運輸系統工程3一、交通運輸系統組成因素1、交通運輸系統是一個復雜的巨大系統 固定設備 移動設備2、交通運輸系統具有五大特征 1、明確的目的性 2、是一個整體 3、系統的層次性 4、環境系統的密切性 5、系統的最終能力決定于協調 2022/7/17交通運輸系統工程4二、交通運輸系統的特點1、交通運輸系統是一個連續性過程系統 運輸生產的連續性； 運輸生產時間

2、的連續性。2、開放性3、網絡性 四通八達4、動態性 波動5、多功能、多環節、超區域2022/7/17交通運輸系統工程5三、系統功能1、效勞功能 運輸需求2、生產功能運輸功能 社會生產必需3、城市功能 城市活力4、循環功能 物質生產過程的循環5、國防功能 國家平安的保證2022/7/17交通運輸系統工程6四、交通運輸系統的結構1、運輸方式結構 五種運輸方式2、交通運輸系統設備結構 固定設備；移動設備3、交通運輸系統運輸網結構 運輸網的線路功能結構 層次結構全國、區域、城市2022/7/17交通運輸系統工程7五、根底理論1、系統科學理論 系統工程學；綜合、系統、大系統理論、多目標決策。 系統科學方

3、法論；系統方法的構成整體性原那么；相關性原那么；綜合性原那么；目的性原那么；層次性原那么；環境性原那么及各種方法論。2、經濟科學 社會生產力諸要素及其相互之間的聯系 生產、交換、分配、消費各個環節及其生產關系的規律 研究客觀規律、制定規劃和措施2022/7/17交通運輸系統工程83、交通運輸學科 交通運輸法學法規 交通運輸經濟學 交通運輸工程學硬件、設計、施工 交通運輸學運輸、行車組織、客貨運組織 4、決策科學 使系統的人、財、物諸要素進行恰當的組合，使硬設備系統功能到達動態最優，發揮最大效益。 科學決策的標志：決策的定性向定量描述的可信度增加。 定量描述必須建立在硬設備的特征、各子系統的內在

4、聯系的根底上，建立各種數學、物理、模擬模型，為重大決策進行預測、評價、優化等。2022/7/17交通運輸系統工程9六、交通運輸系統決策支持系統 交通運輸系統是一個開放系統，與環境系統密切相關，因此，與外環境的能源、信息交換是交通運輸系統決策不可無視的重要因素。 耗散結構理論增加有序度，到達新的平衡。 外環境系統對交通運輸系統的干擾所引起的響應問題、系統的穩定問題是十分重要的因子。 要求在系統更大的范圍內外延；時間是動態的，這關系到系統決策的穩定性和適應性。 國外的研究主要是模型定量分析，交通調查、預測優化、控制、評價、規劃、經濟分析、能源分析、環保分析、平安分析、政策分析和運輸規劃的動態仿真。

5、2022/7/17交通運輸系統工程10決策支持系統的定義： 以管理科學、運籌學、控制論和行為科學為根底，以計算機技術、仿真技術、人工智能技術和信息技術為手段，面對半結構化和非結構化的決策問題，輔助和支持決策者的決策活動，具有智能作用的人-機集成系統。 目的提高決策的效果； 方式人-機交互，提供數據、信息，提供決策參考方案，評價和優選。交通運輸決策支持系統開展三個過程： 1建立管理信息系統和數據庫； 2建立決策支持系統和程序庫； 3決策支持系統自適應化與監測系統組合，形成“人-機自適應管理系統。2022/7/17交通運輸系統工程11決策支持系統在交通運輸系統中的作用： 1、根據交通運輸系統分析的

6、管理層次，決策可分為三個層次，高層、中層、基層。 高層決策宏觀決策 交通運輸開展方向；開展速度與國民經濟開展匹配關系；交通運輸方式選擇；交通運輸結構；投資規模；運輸價格制定的等。 中層決策行為決策 交通運輸資源分配；營運效勞指標體系和營運指標制定；營運調度措施；各種運輸方式內部管理。 基層決策運輸生產過程決策 解決實際營運過程中生產性的決策問題；內容具體、時間性強，例如車輛調度、列車調度等。2022/7/17交通運輸系統工程12 2、交通運輸決策支持系統貫穿于三個層次 要決策正確并且科學化，首先要研究交通運輸系統中的理論問題。 交通運輸決策支持系統僅是幫助人們更好地認識不斷變化中的交通運輸系統

7、存在的問題。尤其是在大變化時期，觀念、情況都在動態變化。 通過交通運輸系統決策支持系統分析、整理和探索，各個層次的交通運輸理論和解決的方法和措施，推動交通運輸系統的不斷開展。2022/7/17交通運輸系統工程13交通運輸決策支持系統的開發原那么 1、實用性設計原那么 2、大系統分解、協調以求得整體最優化原那么 3、“用戶友好性為主的原那么，人-機接口，用戶易于評價中間結果與最終結果 4、有限合理性原那么，以實際為根底，研究動態、研究效勞對象 5、吸收性和簡單性原那么，資源共享、系統簡化、方便2022/7/17交通運輸系統工程14交通運輸系統決策支持系統開發步驟 1、全面分析交通運輸系統 2、分

8、解成各相關的子系統 3、識別關鍵的子系統 4、針對關鍵的子系統開發交通運輸子系統的決策支持子系統 5、對決策支持子系統進行擴展分析；設計；實現；應用；評價，循環完善，以擴展到整個交通運輸系統 6、評價系統用戶評價；整體設計過程評價；費用和價值評價2022/7/17交通運輸系統工程15交通運輸開展趨勢1、快速化高速化2、重載化專業化3、信息化智能化4、環保潔凈運輸5、新型交通系統2022/7/17交通運輸系統工程161、快速化高速化提高速度是交通運輸開展的永恒主題運輸方式現有最高運行速度(Km/h)提 速 空 間(Km/h)公 路貨車 30-100;客車 80-120高速公路 120-140，最

9、高 180鐵 路貨車 50-80;客車 80-160提速鐵路 120-200高速鐵路 200-400河 運貨船 8-10; 客船 13-15快速水翼船，50-80海 運海船 25-27水面效應飛機，300-400民 航低空飛行，400-600高空飛行，800-1000超高空飛行，1000-20002022/7/17交通運輸系統工程17高速交通的關鍵技術一，必須有足夠大的推進牽引功率 運行阻力速度平方；所需功率速度立方；制動功率=1.2倍牽引功率水路運輸水的阻力最大，這是水運速度最低的原因 故航速一般30節(55km/h), 最大50節(93km/h)地面運輸稠密大氣層的空氣阻力是主要障礙大客或

10、大型貨車速度100km/h時，油耗明顯增加速度 160km/h，主要為風阻，流線外形是關鍵速度 300km/h，70%以上為風阻，其他阻力退居次要速度 400km/h，應視為不經濟的地面交通速度范圍航空運輸最大飛行速度應與飛行高度相對應高度3000m，飛行速度應 300km/h 3000-6000m，飛行速度應 600km/h 6000-10000m，飛行速度應 1000km/h 11000m，1100km/h左右為經濟最高平飛速度2022/7/17交通運輸系統工程18每噸列車質量所需要的牽引功率行車速度Km/h比功率kW/t實際參考值1203我國客車的實際水平1605提速列車達到的水平210

11、9日本0-動車組為11.5kW/t23011日本100-動車組為11kW/t25013德國ICE-2列車為12kW/t27015法國第一代TGV列車為15.4kW/t30018法國第二代TGV列車為17.9kW/t48048法國1989年試驗482.4km/h時為46.43kW/t50052法國2007年試驗574.8km/h時為52kW/t2022/7/17交通運輸系統工程19 二，具有最小擾動的承載結構外表不平順不平整的道路路面和軌道水運和航空不受此限，但有波浪和氣流的擾動。最小曲線半徑 速度平方 橫向慣性力 = 載運總質量 曲線半徑 提速措施：從承載結構考慮：減小曲線半徑 + 設置超高從

12、載運工具考慮：傾擺車身，如摩托車轉彎，借重力的水平 分量來平衡一局部慣性力鐵路采用擺式列車技術可提高曲線通過速度 25-30%。2022/7/17交通運輸系統工程20分 類最小曲線半徑m速度范圍Km/h采用擺式列車技術后的速度范圍Km/h一般鐵路（級級鐵路）800，600100-80120-100級鐵路1000120-140160-180提速鐵路1400-1700160-200200-250高速鐵路2500-6000200-350300-450特高速鐵路6000-10000350-400450-5502022/7/17交通運輸系統工程21公路等級高速一級二級三級四級平原微丘地形各級公路計算行車

13、速度（km/h)12010080602040最小平面曲線半徑(m)65040025012560山嶺重丘地形各級公路計算行車速度（km/h)806040302040 最小平面曲線半徑(m)2501256030152022/7/17交通運輸系統工程22三，具有良好性能的載運工具運動穩定性運行中在外激擾作用下系統不能失穩 失穩臨界速度1.2最高運行速度例如:低擋汽車不能上高速公路跑高速我國轉8轉向架貨車蛇行失穩臨界速度只有80km/h 所以提速后經常發生脫軌事故飛機, 、船舶首先要校驗氣流、海浪激擾下的結構穩定性線性或非線性穩定性的試驗驗證 牽引動力國家重點實驗室的機車車輛滾動振動試驗臺的經驗202

14、2/7/17交通運輸系統工程232運行平穩性對動態響應的評價。 外激擾隨速度而提高承載結構外表不平順可以減少，但不能消除。速度提高時，激擾加劇。風浪、氣流、氣候、地震、磁場等總是存在衡量動態響應的平穩性指標不能降低 如垂向橫向 平穩性指標 2.5 起動和制動加速度 0.1g必須研制具有良好動力性能的載運工具 采用優化懸掛參數，主動控制，智能結構等高技術3氣動特性對高速載運工具的根本要求流線型氣動外形，密封性，抗氣動壓力特性，低氣動噪音2022/7/17交通運輸系統工程244減輕自重 意義減少總阻力，降低能耗，降低運輸本錢 措施采用飛機結構材料 實例一，日本新干線高速列車軸重： 0-系17t 1

15、00-系16t 300-系14t 500-系 9t 實例二，美國“新一代汽車火伴方案PNGV為了到達節能60%，轎車概念車規定自重比現有車降低 40%5保證平安 主動平安結構可靠性，操縱穩定性， 脫軌平安性，傾復穩定性，多冗余設計 緊急制動，超速防護。 被動平安防碰結構，平安氣囊，避難設施。2022/7/17交通運輸系統工程252、重載化專業化一，貨運重載與客運高速共同構建現代運輸 汽車貨運主體65噸以上大型卡車、 集裝箱拖運車為主 鐵路重載列車25000噸重載單元列車，最高記錄，71600噸/列 三大技術：無間隙車鉤，大容量緩沖器，單元制動 大型船舶： 散貨船巴拿馬型，5-8萬噸；韓國特大船

16、，36.5萬噸 液貨船最大噸位，56.3萬噸原油船 集裝箱最大6797標準箱 重型飛機： 客機波音747，400座；空客380，500座，最大1000座 貨機可達300噸2022/7/17交通運輸系統工程26 二，專業化運輸 載運工具專業化各種專用船，專用車，專用機 線路專業化高速公路，高速鐵路，重載鐵路， 運煤通道，輸油管道 路網專業化美國，加拿大，澳大利亞，南非等 鐵路以貨運為主，歐洲日本以客運為主。2022/7/17交通運輸系統工程273、交通運輸信息化智能化社會信息化在國民經濟、社會活動、人民生活的所有領域中，普遍采用計算機技術與通信技術相結合的信息技術，充分利用信息資源，使社會各局部

17、在任何地點任何時間享用和傳遞信息，來提高社會效率和生活質量。交通運輸信息化用信息化實現交通運輸工程現代化道路與鐵道工程， 載運工程，交通通信工程與控制中引入信息技術。 在交通運輸生產、管理和決策等方面實現信息化能統一管理和優化使用交通根底設施；實現運輸生產的集中調度指揮；為每個客貨運公司提供信息效勞；能精確統計各客貨運公司完成的工作量和設施占用情況；提供電子商務平臺，建成全國性物流配送系統。2022/7/17交通運輸系統工程28公路運輸管理系統智能化1、交通控制系統 高速公路和城市道路的自適應智 能控制系統，如美國智能高速公路系統VHS 的PATH方案。2、駕駛員信息系統交通流誘導系統和車內推

18、算導航 顯示系統。3、車輛調度系統 交通控制中心提供車輛定位和 交通信息，發布交通誘導信息4、車輛平安系統 防止碰撞的平安預報系統 車載平安監控系統5、收費管理系統 為用戶支付通行費、車票費、 停車費等提供通用的電子收費系統2022/7/17交通運輸系統工程29 鐵路運輸管理系統智能化 我國鐵路信息技術的應用 TMIS 鐵路運輸信息管理系統 PMIS 鐵路客票出售和預訂系統 DMIS 調度管理信息系統 CMIS 車輛管理信息系統 RFAMIS財務管理信息系統 有待開發統一的智能鐵路系統 美國的ATCS 中央調度室，無線電數據傳輸系統，車載系統，道旁系統 歐洲的ERTMS地面應答系統，無線傳輸系

19、統，無線電閉塞中心 日本的COSMOS 運輸方案系統，車輛管理系統，運行管理系統，旅客引導系統，資料管理系統，系統管理系統2022/7/17交通運輸系統工程30 水路運輸系統智能化 船舶智能化 OMBO自動導航系統，自動采集分配記錄數據， 電子海圖綜合顯示，航跡保持 岸上支持系統智能化 船舶、航道、貨物、旅客實時信息系統岸上決策與支持 港航信息管理系統調度管理，技術管理，物資管理，外部信息交換 水上運輸系統智能化 VTS船舶交通管理系統，向船舶提供信息 GMDSS全球海上遇險和平安系統 CWBT船舶維修與保養系統 INMARSAT國際海亊衛星組織2022/7/17交通運輸系統工程31 航空運輸

20、系統智能化新航空系統 ICAO 通信導航和監視CNS 通信全球航空電信網ATN，包括機載通信裝置空地通信網，地面通信網 導航全球導航衛星系統 GNSS，微波著陸系統 MLS 監視自動相關監視 ADS，將監視效勞擴展到雷達覆蓋不到的區域 空中交通管理ATM 流量管理 建立綜合數據庫，提供最正確航跡和容量限制 戰術管制 建立飛行管理與戰術管制間的聯通與協商航路與終端管理將航路ATM與終端ATM連通機場運行管理 新的數據庫將廣泛應用于機場場面，加強飛機放 行、 引導、降落等管理2022/7/17交通運輸系統工程324、環保潔凈運輸一，環境“持續性危機中交通運輸的影響 伴隨人類社會經濟活動所產生的 環境污染稱為環境“持續性危機 純自然因子造成的環境惡化稱為環境“非持續性危機水污染水運航道污染，如油船漏瀉，垃圾排放大氣污染汽車尾汽污染是大氣污染的主兇 美國統計：汽車污染所占大氣污染的比例： 一氧化碳，占 78%，氮氧化物，占 45% 揮發性有機物，占 37% 我國汽車尾氣排污是日本的 5-6 倍地質資源破壞城市、礦山、交