交通運輸系統(tǒng)工程 課件 第一章 概論

芒藝引言：交通運輸(

1

)

交通

：運輸工具在運輸網(wǎng)絡上的流動(

2

)

運輸：借助公共運輸線及其設施和運輸工具來實現(xiàn)人與物空間位移的一種經(jīng)濟活動和社會活動。引言：系統(tǒng)引言：什么是系統(tǒng)工程？I一

帶

一

路橫貫 歐亞I伊朗— 絲綢

之路經(jīng)濟帶……

21世紀海上絲綢之路哈薩克烏臼木齊o-_ 蕓一州

北京吉爾吉斯塔舌克中國氣·.

越：飛笸．＂．．．．．．．．i．＂．."..．．＂．.．．..．．8.飛．．．．．：：．．亞尼肯0

臘..:5

希．．．．.

..斯里蘭卡o．.．·心:..馬??來??西

亞；?．..

勺．：...．.。..印尼引言：什么是系統(tǒng)工程？宋真宗年間，皇城失火，大臣丁講被任命，修復皇宮。修復皇宮，需要設計，施工和垃圾清運三個階段。皇宮修建的難點：>第一，皇宮比

較宏大 ，需要大型的

木料、

土方

；>第

二，修復

有回

遷的

要求

，工期比

較緊

；>第三，有垃圾回

填的

要術。引言：什么是系統(tǒng)工程？引言：什么是系統(tǒng)工程？ml引言：什么是系統(tǒng)工程？?What?引例：泡茶問題·開水沒有，開水壺要洗，茶壺茶杯要洗，火已升了，茶葉也有了，想泡壺茶喝，怎么辦？”,f4”芬公比r"工”幾瓜痄2力生5T-占v4·I“..“.杠

阰飛rRlt飛i-A足上什么是系統(tǒng)工程？，一、問題描述目標

：喝到一碗清新的熱茶。條件

：已

有一個茶壺、一包好茶葉、一個燃著的火爐和可用的涼水水源。其它要求：以

最節(jié)約資源的方式實現(xiàn)目標。研究任務：合理安排各道工序，設計一個解決泡茶間題的行動計劃。什么是系統(tǒng)工程？，二、系統(tǒng)分析l

列

出泡茶所需的全部工序2確定每道工序所需的時間3確定各道工序之間的時間連接關系4 定性分析有幾種備選方案5.計算每種方案所需的總時間6.

做出比較結論什么是系統(tǒng)工程？．工序分析工序時間（分）10.50.315112.2序號 名稱洗壺灌水放壺等水開洗杯找茶葉泡茶喝茶緊前工序無123無無4,5,67什么是系統(tǒng)工程？定性策劃幾個備選方案，甲：

(1)

洗凈水壺；

(

2)灌上涼水；

(3)壺放在火上

；

(4)等水開

；(s)水開后，以最快的速度洗茶杯，找茶葉；

(6)泡茶，待茶泡

好

；(7)喝茶?！芬遥?/p>

(1)洗凈水壺；

(

2)洗茶杯；

(3)找好茶葉

；

(4)灌涼水

；

(s)

壺放，用準

備好的茶杯、茶葉泡茶；(s)火上；

(6)等水開

；

(1)

水開后等待茶泡好；

(9)喝茶?！繁?/p>

(1)洗凈水覂；

(

2)灌涼水；

(3)壺放火上；

(4)洗茶杯

；

(s)

拿茶葉；

(6)水開之即

，可干一些其它事；

(1)

水開 ，泡茶

；

(s)

喝茶。什么是系統(tǒng)工程？．方案分析甲方案總時間=l

+O.

S+0.3+15+2+2.2=21乙方案總時間=1+

1+

l+0.5+0.3+15+2.2=21丙方案總時間=

l+0.5+(0.3+15)+2.2=19．建議方案：丙（滿足目標、要求）什么是系統(tǒng)工程？·幾大步驟：·確定問題．目標分析．需求分析．方案策劃·系統(tǒng)分析（統(tǒng)計、計算、比較）．決策建議．方案實施．系統(tǒng)原理：最優(yōu)化、井行統(tǒng)籌、工序圖法O 什么是交通運輸系統(tǒng)工程？用戶均衡系統(tǒng)最優(yōu)O 什么是交通運輸系統(tǒng)工程？O 什么是交通運輸系統(tǒng)工程？交通運輸系統(tǒng)工程是以交通運輸系統(tǒng)為研究對象

，綜

合應用交通運輸專業(yè)知識、系統(tǒng)科學、運籌學和計算機應用技術等的理論和方法。交通運輸系統(tǒng)工程是一個廣泛而復雜的領域

，它

涉

及

到

各

種

運

輸

模

式忽 （如公

路、 鐵

路、 水運和航空）

以及相關基礎設施、車輛、技術和管理系統(tǒng)。勹ft l行ClothesIFood

-IHousingl

Pileup什么學習？時代特征及社會發(fā)展趨勢經(jīng)濟全球化動態(tài)市場帶來挑戰(zhàn)和機會（變化）社會加速信息化創(chuàng)新開始成為時代的最強音社會進入合作競爭新時(COOPETITION)可持續(xù)發(fā)展引起普遍關注什么學習？畢設需要“女職位分布．禹千同行業(yè)公司薪資范圍

：￥26k-36

k人數(shù).

42032人

占比

27%工作需要深造需要課程基本信息課程性質：專業(yè)選修課學時： 32講課學時：

32學 分：2適用專業(yè)：－交通運輸先修課－物流技術、計算機基礎課程基本信息教材：－交通運輸系統(tǒng)工程－王憲彬；鄧紅星等'

機械工業(yè)出版社，2024年交迥運輻荒統(tǒng)工程主要參考書：－交通運輸系統(tǒng)工程（第三版），劉舒燕，人民交通出版社，2012年2月－交通系統(tǒng)工程，劉廣萍，鄭英力主編，中國人民公安大學出版社，2013年1月交通系統(tǒng)工程，馮樹民編著，知識產(chǎn)權出版社，2009年4月道路交通工程系統(tǒng)分析方法（2版第），王烤，陸建編著，人民交通出版社，2011年3月課程目標與畢業(yè)要求的對應關系．課程目標1

:

使學生了解和掌握交通系統(tǒng)工程的概念、基本思想、基本理論、典型的技術方法，井能夠運用其表達交通運輸系統(tǒng)工程等領域的問題。．課程目標2:

使學生掌握交通運輸系統(tǒng)的分析、預測、優(yōu)化控制、綜合評價和決策等典型方法，能夠在交通運輸系統(tǒng)工程實踐中應用。．課程目標3

:

使學生能夠就交通運輸專業(yè)問題，以口頭、文稿、圖表等方式準確表達自己的觀點。畢業(yè)要求指標點課程目標1課程目標2課程目標32問

題分析2.2

能夠運用工程基礎、專業(yè)知識和數(shù)學模型方法正確表達復雜工程問題。H4

研究4.2

能夠根

據(jù)研究對象的特征，確定研究路線和設計實驗方案。H10溝

通10.1

能夠就交通運輸專業(yè)問題，以口頭、文稿、圖表等方式準確表達自己的

觀點，

理解與業(yè)界同行和社會公眾交流的差異性。H教學內(nèi)容，第1章

概論，第2章

交通運輸系統(tǒng)分析，第3章交通運輸系統(tǒng)模型，第4章

交通運輸系統(tǒng)的預測，第5章交通運輸系統(tǒng)網(wǎng)絡優(yōu)化，第6章

交通運輸系統(tǒng)模擬，第7章

交通運輸系統(tǒng)評價，第8章

交通運輸系統(tǒng)決策，第9章

交通運輸決策支持，第10章

公路交通運輸系統(tǒng)中的信息技術，第11章

交通運輸系統(tǒng)大數(shù)據(jù)技術》第12章

交通運輸系統(tǒng)工程前沿技術1.1

系統(tǒng)盧I系統(tǒng)的概念1.1.2

I系統(tǒng)的特性及分類1.1.3

雪詈東罰；，罪凇哼看II1 .1系統(tǒng)I—1.1.1

系統(tǒng)的概念(

1

)

一般系統(tǒng)理論創(chuàng)始人馮·貝塔朗菲認為

”系

統(tǒng)是相互作用的諸要素的綜合II體;(2) We

bste

r大辭典中，系統(tǒng)被解釋為“有組織或被組織的整，體被組合的整體所形成的各種概念和原理的綜合，以有規(guī)則地相互作用、相互依賴的形式組成的諸要素的集合II ;(

3

)

日本工業(yè)標準(

Ja

pa

nese

Industrial

Standards,

簡稱JIS

)

中

，系統(tǒng)被定義為“許多組成要素保持有機的次，序向同一目的行動的集合體II ;(

4

)

《中國大百科全書啟動控制與系統(tǒng)工程》卷中的解釋為”系

統(tǒng)是由相互制約、相互作用的一些部分組成的具有某種功能的有機整II 體;II1 .1系統(tǒng)I—1.1.1

系統(tǒng)的概念上述定義和許多類似的定義一祥，指出了系統(tǒng)的三個基本要點（基本屬性）：> 首先

，一個系統(tǒng)是由兩個或兩個以上的要素組成的整體，沒有這些要素便無法形成一個系統(tǒng)。單個要素不能組成一個系統(tǒng)。> 其次，系統(tǒng)中

各個要素之間、各個要素與整體之間、整體與環(huán)境之間都存相在互著關聯(lián)、相互作用、相互依賴的有機聯(lián)系。> 最后，一個系統(tǒng)的各要素之間的聯(lián)系與作用必產(chǎn)須生一定的功能。II1 .1系統(tǒng)I—1.1.1

系統(tǒng)的概念錢學森教授把系統(tǒng)定義為：系統(tǒng)

，是由

相互作

用和相互依賴的若干組成部分結合而成的具有特定功能的有機整體，而且這個整體又是它所從屬的一個更大系統(tǒng)的組成部分。II1 .1系統(tǒng) I

—1.1.

2

系統(tǒng)的特性及分類(1)

系統(tǒng)的特性> 整體

性—

系統(tǒng)不

僅僅是各個要素的簡單集合，而是由各要素之間一定的組合方式所構成；> 相關

性—

系統(tǒng)的

要素之間、

要素與系統(tǒng)整體之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間的有機關聯(lián)性；> 目的

性—

人們根據(jù)實踐的需要而確定的，人造系統(tǒng)有具體的目的，而且通常不是單一的；> 環(huán)境適應

性一 強調(diào)系統(tǒng)內(nèi)

部關系、外部關系相互協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，從而實現(xiàn)其最優(yōu)化的發(fā)展。II1 .1系統(tǒng) I—1

.1

.2

系統(tǒng)的特性及分類(

2

)

系統(tǒng)的分類>

按照系統(tǒng)的起源分為自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)；> 按照 系統(tǒng)要

素的形態(tài)分為實體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)；> 按照 系統(tǒng)的 時間 特

性分為動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng) ；> 按照 系統(tǒng)與外界環(huán) 境的關系分為開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)。1.2

系統(tǒng)工程盧昌必足讓伯E知，

扭暹1.2.．2 鄂子可府需汛平｝．1.2.3

雪詈元旮響而看II1

.

2系統(tǒng)工

程—1

1.

2.1

系統(tǒng)工程的概念及特點(

1

)

系統(tǒng)工程的基本概念系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)具有普遍意義的科學方法。、I勸

，＼氣ga

\

To

d

o

\

oing-

1·

o

neII1

.

2系統(tǒng)工

程—1

1

.2.1

系統(tǒng)工程的概念及特點(

2

)

系統(tǒng)工程的特點研究思路的整體化、

應用方法的綜合化

、組織管理的科學化

、管理工具的現(xiàn)代化。II1

.

2系統(tǒng)工

程—1

1

.2.2

系統(tǒng)工程的研究內(nèi)容從系統(tǒng)工程學的組成來看，它主要包括以下三個方面的內(nèi)容：(

1

)

系統(tǒng)思想或系統(tǒng)觀點(

2

)

系統(tǒng)工程的程序體系(

3

)

系統(tǒng)工程的方法II1

.

2系統(tǒng)工

程—1

1

.2.3

系統(tǒng)工程的應用及發(fā)展階段年代重大工程實踐或事件 重要理論與方法正式提出系統(tǒng)方法(System

s

approach)美國發(fā)展研究廣播電視的概念美國實施彩電開發(fā)計劃 采用系統(tǒng)方法

，井取得巨大成功正式使用系統(tǒng)工程(System

s

Engineering

,美國Bell公司開發(fā)微波通訊系統(tǒng)簡稱SE)一詞產(chǎn)生軍事運籌學(M

ili

t

aryOperations英、美等國的反空襲等軍事行動Research)即軍事系統(tǒng)工程美國研制原子彈的“曼哈頓計劃” 運用

SE,

井推動其發(fā)展曾經(jīng)提出系統(tǒng)分析(Systems

Analysis)

概美國空軍建立蘭德(RAND)公司念運籌學的廣泛應用千發(fā)展

、控制的創(chuàng)立千應用

、計算機的出現(xiàn)為

SE的發(fā)展奠定了科學基礎H.

H.

Goode和R.

E.

Machol

發(fā)表第一部系統(tǒng)工程學形成的標志為《系統(tǒng)工程》的著作提出網(wǎng)絡化技術(Program

Evaluation美國研制北極星導彈艇潛 and

Review

Technique

,

簡稱PERT)

,這是最早的系統(tǒng)工程技術之一R.

E.

M

achol

雛著《系統(tǒng)工程手冊》 實現(xiàn)了系統(tǒng)工程的實用化和規(guī)范化自動控制學家L

A.

Zadeh提出“模糊集合為現(xiàn)代

S

E奠定了重要的數(shù)學基礎”概念

“使用了大量的SE方法

，極大的提高了SE的美國實施“阿波羅登月計劃＇地位SE的應用從工程領域進入到社會經(jīng)濟等領域

，井發(fā)展到了一個重要的新階段SE在國際上穩(wěn)定發(fā)展

，在中國的研究與應用得到了 高速發(fā)展1930I1940第二次世界大戰(zhàn)江20世紀世紀40年代1945m20世紀

50年代初19571958IV19651961-1972V20世紀70

年代VI20世紀80年代1

.

3

交通運輸與交通運輸系統(tǒng)盧盧I交通運輸I交通運輸系統(tǒng)I-「—1

.

3.1

交通運輸(

1

)

交通

：運輸工具在運輸網(wǎng)絡上的流動(

2

)

運輸：借助公共運輸線及其設施和運輸工具來實現(xiàn)人與物空位間移的一種經(jīng)濟活動和社會活動。(

3

)

交通與運輸?shù)?/p>

關系：運輸以交通為前提，沒有交通就不存在運輸；而沒有運輸?shù)慕煌?，也就失去了交通存在的必要。交通僅僅是一種手段，而運輸才是最終的目的。I一「—1

.3.

2

交通運輸系統(tǒng)(

1

)

交通運輸系統(tǒng)的概念在一定空間范圍（國家或地區(qū)）內(nèi)由幾種運輸方式、技術設備，按照一定歷史條件下的政治、經(jīng)濟和國防等社會運輸要求，組成的運輸線路和運輸樞紐的綜合體。I-—1

.

3.

2

交通運輸系統(tǒng)(

2

)

交通運輸系統(tǒng)的構成構成要素

：

載

運工具、 站

場、 線

路、 交

通

控制和管理系統(tǒng)、設施管理系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)。構成方式

：鐵路運輸、公路運輸、水路運輸、航空運輸、管道運輸。Irm

「

Hi—1

.3.

2

交通運輸系統(tǒng)(

3

)

交通運輸系統(tǒng)的性能與特點性能

：

普遍性或通達性、機動

性、效率和效益服務、對象和服務水平。特點 ：既具

有一 般系統(tǒng)的 共

性

，同時還具

有

規(guī)模龐大、結構復雜、目標眾多等大系統(tǒng)所具有的特征。IHiHi—1

.3.

2

交通運輸系統(tǒng)(

4

)

交通運輸系統(tǒng)的性質及地位與

作用交通運輸系統(tǒng)的性質性質：>

交通運輸系統(tǒng)對千國民經(jīng)濟系統(tǒng)具有基礎性

；>交通運輸系統(tǒng)對千空間、地域與時間具有較強的依附性

；>交通運輸系統(tǒng)對社會和經(jīng)濟系統(tǒng)的貢獻具有間接性和隱蔽

性

；>交通運輸系統(tǒng)內(nèi)部各種運輸方式在一定程度上具有可替代性。I-「—1

.

3.

2

交通運輸系統(tǒng)(

4

)

交通運輸系統(tǒng)的性質及地位與

作用交通運輸系統(tǒng)的地位與作用：>

交通運輸系統(tǒng)是推動國民經(jīng)濟發(fā)展的先決條件；> 交

通

運輸是實現(xiàn)流通的重要物質手段；>交通運輸是開發(fā)資源、聯(lián)系城鄉(xiāng)、發(fā)展橫向聯(lián)合、實現(xiàn)生產(chǎn)合理布局的關鍵紐帶。>

交通運輸業(yè)是國民經(jīng)濟的重要生產(chǎn)部門

，又是

工業(yè)生產(chǎn)的巨大市場。>

交通運輸是實行對外開放、發(fā)展對外貿(mào)易的必備條件。>

交通運輸對社會精神文明建設起著積極的促進作用。1.4

交通運輸系統(tǒng)工程盧盧i心I概念及特點I研究理論及方法I主要研究內(nèi)容II1

.

4交通運輸系統(tǒng)工程1

—1

.4.1概念及特點>交通運輸系統(tǒng)工程是系統(tǒng)工程在交通運輸領域中具體應用的分支學科；>

它以交通運輸系統(tǒng)的整個運輸活動為對象；>將運輸系統(tǒng)的設備構成、運輸網(wǎng)絡及樞紐、運輸?shù)慕M織系統(tǒng)以及信息作為一個有機整體；>

從系統(tǒng)的觀點出發(fā)

，以數(shù)

學和工程等方法為工具

，運用系統(tǒng)工程的原則和方法；>

為運輸活動提供最優(yōu)規(guī)劃和計劃，進行有效地協(xié)調(diào)和控制；>

井使之獲得最佳經(jīng)濟效益和社會效益的組織管理方法。II 1. 4 交通運輸系統(tǒng)工程—1

.4.

2

研究理論及方法(

1

)

一般系統(tǒng)論(2) i空制論(

3

)

信息論(

4

)

耗散結構理論(

5

)

協(xié)同學理論(

6

)

突變論(

7

)

循環(huán)理論(

8

)

灰色系統(tǒng)理論(

9

)

泛系方法論粵隊1。,。II 1 .4

交通運輸系統(tǒng)工程—1

.4.2

研究

理論

及方法(

1

)

一般系統(tǒng)論（馮·貝塔朗菲

；1947)一般系統(tǒng)論來源千機體論，其基本觀點是：戶系統(tǒng)

觀點 ；整體性

；相互 作用 ；>

動態(tài)觀點；

物質、能量的交換

；> 等級觀點。 各層次 逐級的 組合

；91

-｀-`飛11_IiiIL|lm1I心

．一－39jn良3-戶13131'lJti'，Il.s/-i心·、矗;.，f＇}必}-{勹．

．文廣加 一．，之汀氣5-}·一義，I1

.4

交通程運輸系統(tǒng)工

—1

.4.

2

研究理論及方法(

2

)

控制論（美國維納；1948)其主要內(nèi)容為：>

最優(yōu)控制理論；（

數(shù)學的方法；多

輸入和多輸出）>

自適應、自學習和自組織系統(tǒng)理；（

外界

條件的變化、自動調(diào)整）>

模糊理論；（

不夠明 確的 信息 ）>大系統(tǒng)理論。 （規(guī)模龐大、結構復雜，如城市交通系統(tǒng)）I1.4

交通運輸系統(tǒng)工程—1

.4.

2

研究理論及方法(

3

)

信息論

(

1948年由美國科學家申農(nóng)提出）信息論是研究信息傳輸和信息處理系統(tǒng)的一般規(guī)律的學科。完全撇開了系統(tǒng)物質與能量的具體運動形態(tài)，而把系統(tǒng)的有目的的運動抽象為一個信息變換的過程，以探求信息的一般特征、傳送規(guī)律和原理。I1

.4交通

運輸系統(tǒng)程工

—1

.4.

2

研究理論及方法(

4

)

耗散結構理論在耗散結構理論中，普利高津著重闡述了以下幾個基本觀點：>

開放系統(tǒng)是產(chǎn)生耗散結構的必要前提

；

非線

性系統(tǒng)

；交換

物質。>

非平衡態(tài)是系統(tǒng)有序之源；

系統(tǒng)的 發(fā)

展是趨千無序和平衡的。>

系統(tǒng)的漲落導致系統(tǒng)走向有序。漲落規(guī)定和主導系統(tǒng)的功能I1.4交通運輸系統(tǒng)程工—1

.4.

2

研究理論及方法(

5

)

協(xié)同學理論在協(xié)同學理論中，哈肯采用統(tǒng)計力學提出了以下幾個觀點：>

協(xié)同導致有序；子系統(tǒng)的協(xié)同＞自

身的

單獨作用>自組織理論。在沒有外部指令的條件下，其內(nèi)部子系統(tǒng)之間能夠按照某種規(guī)則自動d形成一定的結構和功能，多媒體站控制站子蘭車載導航」II1 .4交通運輸系統(tǒng)工程—1

.4.

2

研究理論及方法(6)突變論>

是1972年由法國數(shù)學家托姆提出的突變理論；> 突

變理論是從量的角度研究各種事物的不連續(xù)變化的，井試圖用統(tǒng)一的數(shù)學模型來描述它們；>突變論以結構穩(wěn)定性為基礎，通過對系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)、漸變與突變的特征及相互關系，揭示系統(tǒng)狀態(tài)演變的內(nèi)部因素與外界條件。II1 .4交通運輸系統(tǒng)工程—1

.4.

2

研究理論及方法(7)循環(huán)理論1977年

，前聯(lián)

邦德國

生物物理學家爰根提出非平衡、自組織現(xiàn)象的超循環(huán)理論，探討了基層的循環(huán)可組成更高層的循環(huán)，即超循環(huán)；而更高層的循環(huán)又可以出現(xiàn)自我更新、繁殖和遺傳變E已六 oII1 .4交通運輸系統(tǒng)工程—1

.4.

2

研究理論及方法(8)灰色系統(tǒng)理論>一個系統(tǒng)如果它的內(nèi)部結構清清楚楚，就稱這類系統(tǒng)為“白色”的；>若對這個系統(tǒng)的內(nèi)部結構全然不知，則稱這個系統(tǒng)則