交通運(yùn)輸工程學(xué)

（第3版）教育部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育第二篇交通運(yùn)輸工程學(xué)理論基礎(chǔ)第一章交通運(yùn)輸系統(tǒng)特征第三章交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析與優(yōu)化理論基礎(chǔ)第四章交通運(yùn)輸控制與組織理論基礎(chǔ)第五章交通運(yùn)輸工程力學(xué)基礎(chǔ)第二章交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)第六章交通安全與環(huán)境分析基礎(chǔ)第一章交通運(yùn)輸系統(tǒng)特征第一節(jié)交通參與者—載運(yùn)工具—基礎(chǔ)設(shè)施耦合特征第二節(jié)交通參與者特征第三節(jié)

載運(yùn)工具特征第四節(jié)交通基礎(chǔ)設(shè)施特征第五節(jié)交通流特征第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系第一節(jié)交通參與者—載運(yùn)工具—基礎(chǔ)設(shè)施耦合特征公路：行人、駕駛員機(jī)動(dòng)/非機(jī)動(dòng)車城市/快速道路鐵路：乘客（貨物）乘組工作者列車車站、軌道線路水路：乘客、海員、港口工作者船舶港口水域、陸上設(shè)施航標(biāo)設(shè)施航空：旅客、機(jī)組人員航空管理人員飛機(jī)、機(jī)場(chǎng)設(shè)施管道：能源物資管道操作者管道系統(tǒng)設(shè)施、單元第一節(jié)交通參與者—載運(yùn)工具—基礎(chǔ)設(shè)施耦合特征交通參與者（人）根據(jù)出行需求對(duì)“車”進(jìn)行選擇和操控載運(yùn)工具（車）提供動(dòng)力與空間，實(shí)現(xiàn)“人”的位置移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施（路）為“車”提供行駛環(huán)境，影響運(yùn)輸效率與安全1.公路運(yùn)輸圖2-1-1人、車、路耦合關(guān)系與體現(xiàn)第一節(jié)交通參與者—載運(yùn)工具—基礎(chǔ)設(shè)施耦合特征2.鐵路運(yùn)輸交通參與者（乘客、貨物、乘組人員）被運(yùn)輸者通過(guò)購(gòu)票和乘車行為與載運(yùn)工具連接，乘組工作人員則負(fù)責(zé)保障安全和服務(wù)質(zhì)量載運(yùn)工具（列車）提供動(dòng)力與空間，實(shí)現(xiàn)人與貨物的運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施（軌道、車站）列車在軌道上實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸運(yùn)行，車站作為固定節(jié)點(diǎn)為列車提供停靠、維修以及物資補(bǔ)給等服務(wù)第一節(jié)交通參與者—載運(yùn)工具—基礎(chǔ)設(shè)施耦合特征3.水路運(yùn)輸交通參與者：乘客（貨物）、海員、港口工作人員乘客是水路運(yùn)輸?shù)闹饕谜?；海員負(fù)責(zé)船舶操作、導(dǎo)航和維護(hù)；港口工作人員負(fù)責(zé)貨物裝卸和運(yùn)營(yíng)載運(yùn)工具：船舶承擔(dān)貨物運(yùn)輸任務(wù)，連接交通參與者與基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的水路運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施：港口水域設(shè)施、港口陸上設(shè)施和航標(biāo)設(shè)施保障船舶安全航行，為水路運(yùn)輸提供安全高效的條件第一節(jié)交通參與者—載運(yùn)工具—基礎(chǔ)設(shè)施耦合特征4.航空運(yùn)輸交通參與者：旅客、機(jī)組、空管部門人員機(jī)組人員提供飛行保障與機(jī)艙服務(wù)，乘客服從機(jī)組人員指揮，空管部門為航行提供安全引導(dǎo)支持載運(yùn)工具：飛機(jī)、地面引導(dǎo)車輛客運(yùn)飛機(jī)與貨運(yùn)飛機(jī)承擔(dān)主要的運(yùn)輸任務(wù)，地面特種車輛為飛機(jī)起飛前與降落后的運(yùn)輸提供保障工作基礎(chǔ)設(shè)施：機(jī)場(chǎng)、航行支持系統(tǒng)機(jī)場(chǎng)是飛機(jī)起飛、降落、經(jīng)停的主要場(chǎng)所與航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，航行系統(tǒng)提供通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、管制指揮、空域管理和流量管理等功能第一節(jié)交通參與者—載運(yùn)工具—基礎(chǔ)設(shè)施耦合特征5.管道運(yùn)輸交通參與者：能源物資、管道管理操作人員管道運(yùn)輸對(duì)象是以液體、氣體以及固體(漿體)為主的能源物資(如原油、天然氣、礦粉等)，由管道操作管理人員控制載運(yùn)工具：管道管道既作為載運(yùn)工具，又作為固定基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)操作人員的控制實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸對(duì)象在固定站點(diǎn)間的連續(xù)輸送基礎(chǔ)設(shè)施：管道運(yùn)輸系統(tǒng)主要包括管道本體、存儲(chǔ)單元、供能單元、控制單元、執(zhí)行單元、監(jiān)測(cè)/檢測(cè)/計(jì)量單元、安全防護(hù)單元等第二節(jié)交通參與者特征公路行人：速度較慢、空間需求較小和自由度較高；駕駛?cè)耍撼墒斓鸟{駛技能、高度集中的注意力；乘客：交通需求心理、乘車反應(yīng)。鐵路乘客個(gè)體特征：年齡構(gòu)成，性別比例，負(fù)重，步頻、步幅、步速，并受主觀想法與客觀環(huán)境等影響；乘客群體行為：客流激變，客流流線，出行一致性（潮汐特性）。水路船舶乘客：受到自然地理?xiàng)l件的限制，多注重出行體驗(yàn)而非速度；海員及作業(yè)人員：需嚴(yán)格遵守海上交通規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，身心健康和作業(yè)能力受環(huán)境影響較其他運(yùn)輸方式更敏感。航空航空旅客：具有強(qiáng)客流集聚性，出行隨機(jī)性和不確定性較大；機(jī)組及管理指揮人員：出入民航工作單位地點(diǎn)頻繁，交通需求相對(duì)集中，具有一定的潮汐規(guī)律。管道管道系統(tǒng)操作人員：強(qiáng)調(diào)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理和維護(hù)；管道輸送物資：流動(dòng)性和物質(zhì)特殊性更強(qiáng)調(diào)運(yùn)輸系統(tǒng)的連續(xù)性和流暢性。1.公路運(yùn)輸?shù)诙?jié)交通參與者特征行人速度較慢空間需求較小自由度較高行人需遵守規(guī)則以確保安全成熟的駕駛技能高度集中的注意力駕駛?cè)笋{駛?cè)藨?yīng)禮讓行人并保持安全車距交通需求心理乘車反應(yīng)乘客乘客則需在車內(nèi)遵守秩序2.鐵路運(yùn)輸?shù)诙?jié)交通參與者特征乘客個(gè)體特征年齡構(gòu)成、性別比例負(fù)重步頻、步幅、步速受主觀想法與客觀環(huán)境等影響乘客群體特征受列車到達(dá)與離去的影響而存在客流激變不同性質(zhì)的客流導(dǎo)致客流流線復(fù)雜群體出行的一致性使得乘客存在潮汐特性

列車駕駛員、乘務(wù)員駕駛員需要關(guān)注信號(hào)信息，確保列車在規(guī)定的速度和時(shí)刻表內(nèi)安全行駛乘務(wù)員配合駕駛員服務(wù)好乘客并進(jìn)行巡視3.水路運(yùn)輸?shù)诙?jié)交通參與者特征

旅客通常更注重出行體驗(yàn)而非速度需要遵守船舶的規(guī)章制度，聽(tīng)從工作人員的指示

海員與港口工作者工作空間、工作時(shí)間與生活條件的限制對(duì)環(huán)境的影響更為敏感需要確保旅客貨物的安全輸送，保障船只安全?？?.航空運(yùn)輸?shù)诙?jié)交通參與者特征航空旅客具有強(qiáng)客流集聚性隨機(jī)性與不確定性較大旅客在旅途中需嚴(yán)格遵守安全規(guī)定，服從乘組人員指揮。機(jī)組、運(yùn)行管理人員交通需求相對(duì)集中具有一定的潮汐規(guī)律運(yùn)行管理人員負(fù)責(zé)組織和調(diào)度；機(jī)組成員與地面人員密切協(xié)作，為乘客提供安全、便捷的旅行體驗(yàn)。5.管道運(yùn)輸?shù)诙?jié)交通參與者特征

管道操作人員確保管道系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行強(qiáng)調(diào)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理和維護(hù)

管道輸送物資強(qiáng)調(diào)運(yùn)輸系統(tǒng)的連續(xù)性和流暢性管道運(yùn)輸?shù)奶厥庑允沟霉艿赖膮⑴c者更注重內(nèi)部的相互交互和規(guī)則的遵循的特性6.共性特征第二節(jié)交通參與者特征運(yùn)輸操作者具備特定的反應(yīng)與判斷特性，需要遵守操作章程，實(shí)現(xiàn)載運(yùn)工具的安全運(yùn)行三者互相之間密切聯(lián)系，共同實(shí)現(xiàn)自身在不同方式下的安全運(yùn)輸。運(yùn)輸服務(wù)提供者與操作者進(jìn)行配合，并對(duì)運(yùn)輸對(duì)象進(jìn)行服務(wù)與引導(dǎo)運(yùn)輸對(duì)象根據(jù)環(huán)境反映出個(gè)體與群體上的特性，行為上受到前兩者指示與運(yùn)輸安全要求的約束第三節(jié)載運(yùn)工具特征公路運(yùn)輸載運(yùn)工具公路運(yùn)輸?shù)妮d運(yùn)工具是指以汽油、柴油、電力或其他能源作為動(dòng)力，通過(guò)輪胎在各類道路上行駛的車輛，主要分為機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車兩類。根據(jù)不同的運(yùn)輸對(duì)象，公路運(yùn)輸載運(yùn)工具分為客車、載貨汽車、牽引車、掛車和特種車輛。鐵路運(yùn)輸載運(yùn)工具鐵路運(yùn)輸?shù)妮d運(yùn)工具主要是指沿著鐵路或軌道行駛的火車，一般分為機(jī)車和車輛。機(jī)車是鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿υ?，根?jù)動(dòng)力源的不同，機(jī)車可分為蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車；車輛按用途可分為客車和貨車。水路運(yùn)輸載運(yùn)工具水路運(yùn)輸?shù)妮d運(yùn)工具是指在河流、湖泊、運(yùn)河和海洋等水域通過(guò)航行進(jìn)行運(yùn)輸?shù)拇啊８鶕?jù)功能的不同，貨船分為雜貨船、集裝箱船、散貨船、液貨船等；專運(yùn)旅客的稱為客船；而客貨兼運(yùn)的稱為客貨船。航空運(yùn)輸載運(yùn)工具航空運(yùn)輸?shù)妮d運(yùn)工具主要是指利用螺旋槳或高速噴射氣流在空氣中的推力，從而在空中航行的飛機(jī)。飛機(jī)結(jié)構(gòu)主要由機(jī)身、機(jī)翼、尾翼、起落架和發(fā)動(dòng)機(jī)組成。一般飛機(jī)的內(nèi)部容積分為主艙和下艙，主艙基本是客艙，下艙用于裝載貨物。管道運(yùn)輸載運(yùn)工具管道運(yùn)輸是大宗流體貨物長(zhǎng)距離運(yùn)輸最有效的方式，其載運(yùn)工具一般是管道。管道可按其敷設(shè)方式、運(yùn)輸介質(zhì)、運(yùn)輸目的等分為多類。第三節(jié)載運(yùn)工具特征1.公路運(yùn)輸公路運(yùn)輸載運(yùn)工具：指以汽油、柴油、電力或其他能源作為動(dòng)力，通過(guò)輪胎在各類道路上行駛的車輛。卓越的靈活性和適應(yīng)能力個(gè)性化的門到門服務(wù)多樣化的貨物規(guī)模和種類較高的運(yùn)營(yíng)成本和環(huán)境負(fù)擔(dān)第三節(jié)載運(yùn)工具特征2.鐵路運(yùn)輸鐵路運(yùn)輸載運(yùn)工具：指沿著鐵路或軌道行駛的火車或動(dòng)車，一般分為機(jī)車和車輛。高載運(yùn)能力、能源效率可靠的時(shí)刻表單位貨物運(yùn)輸成本低運(yùn)營(yíng)高度依賴于專門的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施可行路線受限于現(xiàn)有鐵路網(wǎng)絡(luò)布局第三節(jié)載運(yùn)工具特征3.水路運(yùn)輸水路運(yùn)輸載運(yùn)工具：指在河流、湖泊、運(yùn)河和海洋等水域通過(guò)航行進(jìn)行運(yùn)輸?shù)拇?，用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域的船舶基本是民用船舶。巨大的貨物承載能力相對(duì)較低的運(yùn)輸成本適用于大宗貨物的長(zhǎng)途運(yùn)輸運(yùn)輸速度較慢運(yùn)營(yíng)范圍受限于可行的水域路線和可用的港口設(shè)施第三節(jié)載運(yùn)工具特征4.航空運(yùn)輸航空運(yùn)輸載運(yùn)工具：指利用螺旋槳或高速噴射氣流在空氣中的推力，從而在空中航行的飛機(jī)。卓越的運(yùn)輸速度和時(shí)效性非常適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸和對(duì)時(shí)間敏感的貨物運(yùn)輸成本相對(duì)較高，承載能力有限運(yùn)營(yíng)受到天氣條件和航空法規(guī)顯著影響第三節(jié)載運(yùn)工具特征5.管道運(yùn)輸管道運(yùn)輸載運(yùn)工具：管道運(yùn)輸是大宗流體貨物長(zhǎng)距離運(yùn)輸最有效的方式，其載運(yùn)工具一般是管道。管道可按其敷設(shè)方式、運(yùn)輸介質(zhì)、運(yùn)輸目的等分為多類。持續(xù)不斷的運(yùn)輸流程、高效率和低運(yùn)營(yíng)成本適用于傳輸液體和氣體等大宗物品初始建設(shè)成本較高具有固定的路線設(shè)置僅能運(yùn)輸特定類型的貨物第三節(jié)載運(yùn)工具特征6.共性特征載運(yùn)工具的共同特征是將貨物或旅客從一個(gè)地點(diǎn)運(yùn)送至另一個(gè)地點(diǎn)，都是為了實(shí)現(xiàn)貨物和乘客的安全、快速和高效運(yùn)輸，提供便利和經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，運(yùn)輸過(guò)程由單一方式向多樣化發(fā)展。各種載運(yùn)工具協(xié)作配合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成多式聯(lián)運(yùn)，提高整體運(yùn)輸效能。第四節(jié)交通基礎(chǔ)設(shè)施特征公路運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施：公路運(yùn)輸線路設(shè)施公路運(yùn)輸場(chǎng)站設(shè)施鐵路運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施：鐵路線路與軌道鐵路車站及樞紐鐵路信號(hào)與通信水路運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施：港口及其附屬設(shè)施倉(cāng)庫(kù)和堆場(chǎng)航道和航標(biāo)航空運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施：機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施航行系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施管道運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施：管道存儲(chǔ)庫(kù)泵站控制中心第四節(jié)交通基礎(chǔ)設(shè)施特征1.公路運(yùn)輸公路運(yùn)輸線路設(shè)施由路基、路面、橋梁、涵洞、隧道、防護(hù)工程、排水設(shè)施與設(shè)備以及山區(qū)特殊構(gòu)造物等基本部分組成，還需要配置交通標(biāo)志、安全設(shè)施、服務(wù)設(shè)施以及綠化栽植等。公路運(yùn)輸場(chǎng)站設(shè)施主要指組織運(yùn)輸生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)性和服務(wù)性的各類建筑設(shè)施，如客運(yùn)站、貨運(yùn)站、停車場(chǎng)(庫(kù))、加油站及食宿站等。公路運(yùn)輸交通基礎(chǔ)設(shè)施：指為支持公路運(yùn)輸而建設(shè)和配置的各種設(shè)施和設(shè)備，可以分為公路運(yùn)輸線路設(shè)施和公路運(yùn)輸場(chǎng)站設(shè)施兩大類。第四節(jié)交通基礎(chǔ)設(shè)施特征2.鐵路運(yùn)輸鐵路運(yùn)輸交通基礎(chǔ)設(shè)施：主要由鐵路線路與軌道、鐵路車站及樞紐和鐵路信號(hào)與通信組成。鐵路線路構(gòu)成機(jī)車車輛和列車運(yùn)行的基礎(chǔ)，是由路基、橋隧建筑物和軌道組成的一個(gè)整體工程結(jié)構(gòu)。鐵路車站是為乘客提供上下車、候車、換乘等服務(wù)的設(shè)施，是鐵路運(yùn)輸?shù)幕旧a(chǎn)單位。鐵路信號(hào)是設(shè)備向列車司機(jī)傳遞運(yùn)行指令和信息的命令。鐵路通信是指用于在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中進(jìn)行信息傳輸和通信的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。第四節(jié)交通基礎(chǔ)設(shè)施特征3.水路運(yùn)輸水路運(yùn)輸交通基礎(chǔ)設(shè)施：主要包括港口及其附屬設(shè)施、倉(cāng)庫(kù)和堆場(chǎng)、航道和航標(biāo)等。港口是水路運(yùn)輸?shù)闹匾?jié)點(diǎn)，主要職能包括旅客和貨物的集散。一方面需要良好的水域，另一方面需要提供各種服務(wù)設(shè)施。倉(cāng)庫(kù)和堆場(chǎng)：港口的陸域設(shè)施，是指位于港口區(qū)域內(nèi)存儲(chǔ)貨物的建筑物或設(shè)施。航道和航標(biāo)：屬于港口的水域設(shè)施。航道是指船舶行駛的通道；航標(biāo)是指在航道或水域中設(shè)置的、用于引導(dǎo)船舶航行和標(biāo)示航道安全的設(shè)施。第四節(jié)交通基礎(chǔ)設(shè)施特征4.航空運(yùn)輸航空運(yùn)輸交通基礎(chǔ)設(shè)施：主要包括機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、航行系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施等。機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施飛行區(qū)進(jìn)出機(jī)場(chǎng)的地面交通系統(tǒng)航行系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施是確保飛機(jī)在所有飛行階段安全和效率的空基與地基功能的綜合性設(shè)施系統(tǒng)，主要包括通信設(shè)施、導(dǎo)航設(shè)施、監(jiān)視設(shè)施、空域管理設(shè)施等。航站區(qū)第四節(jié)交通基礎(chǔ)設(shè)施特征5.管道運(yùn)輸管道運(yùn)輸交通基礎(chǔ)設(shè)施：主要包括管道、儲(chǔ)存庫(kù)、泵站和控制中心。管道是管道運(yùn)輸系統(tǒng)中最主要的基礎(chǔ)設(shè)施。是輸送介質(zhì)的主要通道。負(fù)責(zé)將液體氣體或固漿狀物質(zhì)輸送到目的地。儲(chǔ)存庫(kù)用于存儲(chǔ)輸送介質(zhì)，以應(yīng)對(duì)生產(chǎn)和消費(fèi)之間的波動(dòng)或臨時(shí)停工情況。泵站用于提供輸送介質(zhì)所需的壓力，確保介質(zhì)在管道中保持流動(dòng)?？刂浦行氖且粋€(gè)集成裝置，用于監(jiān)督和控制整個(gè)管道系統(tǒng)的運(yùn)行。第四節(jié)交通基礎(chǔ)設(shè)施特征6.共性特征交通基礎(chǔ)設(shè)施都是為各類運(yùn)輸提供基礎(chǔ)設(shè)施，以確保對(duì)應(yīng)的載運(yùn)工具正常運(yùn)行。交通基礎(chǔ)設(shè)施的建造需要消耗大量的資源，包括人力和物力資源。交通基礎(chǔ)設(shè)施都以連通性、可達(dá)性、安全性、效率性和可持續(xù)性為發(fā)展目標(biāo)。交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善人民生活水平和推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步具有重要意義。第五節(jié)交通流特征公路交通流特征：車流量/流率密度速度鐵路交通流特征：列車密度運(yùn)行速度進(jìn)出站流量水路交通流特征：船舶流量船舶密度航速航空交通流特征：飛行流量空中交通密度飛行速度管道交通流特征：流速壓力溫度黏度密度交通流共性特征密度和密集程度流量指標(biāo)速度交通管理主要狀態(tài)演化特征系統(tǒng)效率和能力安全性第五節(jié)交通流特征1.公路運(yùn)輸要素狀態(tài)演化流量：影響著道路的通行能力和擁堵程度。密度：高密度高，車輛間距縮小，通行速度下降。速度：直接影響路段通行能力和出行時(shí)間。受交通量和道路條件影響高峰期，流量和密度大，速度低，可能出現(xiàn)擁堵和延誤。低谷期，車流量和密度相對(duì)較低，車速較快，交通流暢通。受城鄉(xiāng)布局、交通管理和道路規(guī)劃等因素影響。隨著城市化推進(jìn)和機(jī)動(dòng)車增加，交通流量增加，擁堵問(wèn)題顯著。第五節(jié)交通流特征2.鐵路運(yùn)輸列車密度：影響列車的運(yùn)行間隔和車站的調(diào)度能力。運(yùn)行速度：影響列車的運(yùn)輸效率和運(yùn)行時(shí)間。進(jìn)出站流量：影響車站的運(yùn)行能力和乘客的候車時(shí)間。受列車運(yùn)行圖和調(diào)度計(jì)劃影響高峰期，列車密度大，車站調(diào)度緊張。低谷期，列車密度相對(duì)較低，調(diào)度相對(duì)寬松。隨著高鐵和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，鐵路運(yùn)輸效率提高，為優(yōu)化交通流，需改進(jìn)信號(hào)系統(tǒng)、調(diào)度算法，考慮新技術(shù)應(yīng)用。要素狀態(tài)演化第五節(jié)交通流特征3.水路運(yùn)輸船舶流量：影響著水路通行能力和港口的吞吐量。船舶密度：導(dǎo)致船舶之間的相遇和超越問(wèn)題。航速：影響船舶的運(yùn)輸效率和航行時(shí)間。受港口布局、航道疏浚和航行規(guī)則等因素影響繁忙港口，需實(shí)行船舶交通管制和調(diào)度。疏浚和規(guī)則寬松區(qū)域，船舶流量和密度較低，航行速度較快。受港口設(shè)施和航道狀況等因素影響，需改進(jìn)港口設(shè)施、實(shí)施航道維護(hù)并推動(dòng)船舶自動(dòng)化技術(shù)和航行信息系統(tǒng)應(yīng)用，以提高水路運(yùn)輸效率。要素狀態(tài)演化第五節(jié)交通流特征4.航空運(yùn)輸飛行流量：影響航空運(yùn)輸系統(tǒng)的承載負(fù)荷和擁堵?tīng)顟B(tài)?？罩薪煌芏龋河绊戇\(yùn)行規(guī)則、運(yùn)行模式及管理措施手段。航速：影響飛行時(shí)間和航線的運(yùn)輸效率。受空域規(guī)劃管理、空中交通管理措施和外部環(huán)境影響繁忙空域，飛行流量和交通密度大，需實(shí)行相應(yīng)的空中交通管理措施以提升航班運(yùn)行安全和效率。隨著技術(shù)進(jìn)步，空中交通管理能力和航班飛行效率的進(jìn)一步提升成為航空運(yùn)輸業(yè)界的重要挑戰(zhàn)，引入先進(jìn)的管理技術(shù)和系統(tǒng)成為優(yōu)化航空交通流的重要手段。要素狀態(tài)演化第五節(jié)交通流特征5.管道運(yùn)輸要素狀態(tài)演化流速：影響著輸送能力和輸送效率。壓力：影響了管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全運(yùn)營(yíng)。溫度：針對(duì)需要加熱輸送或者低溫輸送的流體。流速、壓力、溫度、黏度、密度相互交織影響著輸送物質(zhì)的流動(dòng)特性，從而直接影響了管道運(yùn)輸系統(tǒng)的輸送能力、穩(wěn)定性和能源效率。管道流體可能呈現(xiàn)不同流態(tài)，如層流、過(guò)渡流、湍流，影響流速、壓力損失、溫度損失等參數(shù)。流態(tài)研究有助于設(shè)計(jì)合理管道系統(tǒng)、減少能源消耗、降低運(yùn)營(yíng)成本。黏度：影響管道運(yùn)輸?shù)哪芰肯?。密度：隨著輸送過(guò)程中壓力和溫度的變化而變化。第五節(jié)交通流特征6.共性特征表2-1-1交通流共性特征第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系公路運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系城市規(guī)劃與土地利用能源供應(yīng)系統(tǒng)環(huán)境保護(hù)與減排措施法規(guī)與交通政策鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系城市規(guī)劃與土地利用能源供應(yīng)系統(tǒng)環(huán)境保護(hù)與減排措施信息技術(shù)與通信系統(tǒng)水路運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系港口城市規(guī)劃國(guó)際貿(mào)易關(guān)系環(huán)境保護(hù)與減排措施國(guó)際貿(mào)易關(guān)系航空運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系機(jī)場(chǎng)規(guī)劃與建設(shè)空中交通管制環(huán)境保護(hù)與減排措施安全交通與執(zhí)法管道運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系自然環(huán)境能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)體系社會(huì)因素交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)間的共性關(guān)聯(lián)特征交通管理與監(jiān)控規(guī)劃與土地利用環(huán)境保護(hù)與減排措施外部系統(tǒng)的直接影響交通安全與執(zhí)法演化特征系統(tǒng)效率和能力安全性第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系交通運(yùn)輸外部系統(tǒng)通常指與交通運(yùn)輸系統(tǒng)直接或間接相互作用、產(chǎn)生影響的其他系統(tǒng)、環(huán)境或要素。表2-1-2交通運(yùn)輸外部系統(tǒng)的外部性特征1.外部系統(tǒng)第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系2.公路運(yùn)輸系統(tǒng)城市規(guī)劃與土地利用城市規(guī)劃和土地利用對(duì)公路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及交通流分布有直接影響，公路網(wǎng)布局和容量規(guī)劃需與城市發(fā)展規(guī)劃協(xié)調(diào)，確保公路運(yùn)輸系統(tǒng)與城市同步發(fā)展。能源供應(yīng)系統(tǒng)公路運(yùn)輸對(duì)能源需求巨大，尤其是汽車燃料。與能源供應(yīng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)有助于保障穩(wěn)定的能源供應(yīng)，并推動(dòng)環(huán)保交通能源技術(shù)的發(fā)展。環(huán)境保護(hù)與減排措施公路運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的影響包括尾氣排放、噪聲及道路建設(shè)。采取減排措施并與環(huán)保部門合作，推動(dòng)綠色交通發(fā)展。法規(guī)與交通政策公路運(yùn)輸系統(tǒng)需遵守相關(guān)法規(guī)和政策，與政府交通機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)是確保系統(tǒng)合規(guī)性和順利運(yùn)行的關(guān)鍵。第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系3.鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)城市規(guī)劃與土地利用城市規(guī)劃和土地利用對(duì)鐵路線路和車站規(guī)劃有影響，合理規(guī)劃應(yīng)考慮鐵路接駁，提供高效的城市交通服務(wù)，滿足城市交通需求。能源供應(yīng)系統(tǒng)鐵路系統(tǒng)與能源供應(yīng)緊密相關(guān)，電力系統(tǒng)（電氣化鐵路）和燃料系統(tǒng)（燃油機(jī)車）的保障對(duì)鐵路的可持續(xù)性和穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。環(huán)境保護(hù)與減排措施鐵路運(yùn)輸需減少尾氣排放和噪聲，提升環(huán)保性，并與環(huán)保部門合作推動(dòng)環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用。信息技術(shù)與通信系統(tǒng)列車控制、信號(hào)系統(tǒng)、票務(wù)系統(tǒng)等信息技術(shù)與通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)可提升鐵路運(yùn)行效率和安全性。第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系4.水路運(yùn)輸系統(tǒng)港口城市規(guī)劃水路運(yùn)輸與港口城市規(guī)劃緊密相關(guān)，港口的發(fā)展和設(shè)計(jì)應(yīng)考慮城市基礎(chǔ)設(shè)施、交通網(wǎng)絡(luò)及土地利用規(guī)劃，確保與周邊城市的協(xié)調(diào)發(fā)展。國(guó)際貿(mào)易關(guān)系水路運(yùn)輸系統(tǒng)需與國(guó)際貿(mào)易組織、合作伙伴及相關(guān)國(guó)家的貿(mào)易政策保持協(xié)調(diào)，保障貨物的順利流通。環(huán)境保護(hù)與減排措施控制船舶排放、保護(hù)水域環(huán)境是水路運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵任務(wù)，需與環(huán)保部門合作，推動(dòng)可持續(xù)水域環(huán)境保護(hù)。氣象和氣候系統(tǒng)水路運(yùn)輸需依賴氣象和氣候系統(tǒng)的協(xié)作，實(shí)時(shí)天氣信息和風(fēng)暴監(jiān)測(cè)對(duì)航行計(jì)劃及安全性至關(guān)重要。第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系5.航空運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)場(chǎng)規(guī)劃與建設(shè)機(jī)場(chǎng)規(guī)劃和設(shè)施建設(shè)是航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，合理布局和規(guī)劃可提升效率和便捷性，確保設(shè)施滿足需求?？罩薪煌ü苤瓶罩薪煌ü苤曝?fù)責(zé)協(xié)調(diào)航空流量，防止空中交通擁堵和碰撞，確保航空運(yùn)輸安全與順暢。環(huán)境保護(hù)與減排措施航空運(yùn)輸需減少飛機(jī)尾氣排放和噪聲，降低對(duì)環(huán)境的影響，推動(dòng)綠色航空發(fā)展。安全交通與執(zhí)法航空警察和安全機(jī)制確保飛行安全，航空運(yùn)輸系統(tǒng)需與執(zhí)法機(jī)構(gòu)合作，加強(qiáng)交通安全管理。第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系6.管道運(yùn)輸系統(tǒng)自然環(huán)境地形、氣候等自然環(huán)境因素直接影響管道運(yùn)輸?shù)牟季趾瓦\(yùn)行，合理應(yīng)對(duì)環(huán)境變化是確保安全高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。能源系統(tǒng)能源供應(yīng)和價(jià)格影響管道運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)營(yíng)成本，合理利用清潔能源和優(yōu)化能源效率可降低成本，提升其在能源運(yùn)輸中的競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)濟(jì)體系經(jīng)濟(jì)狀況和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)決定交通需求與物流流動(dòng)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響物資運(yùn)輸需求及管道運(yùn)輸?shù)牟季趾瓦\(yùn)營(yíng)。社會(huì)因素人口規(guī)模與流動(dòng)性影響交通需求，管道運(yùn)輸系統(tǒng)需靈活調(diào)整運(yùn)營(yíng)策略以滿足不同區(qū)域和時(shí)間的需求。第六節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)關(guān)系表2-1-3交通運(yùn)輸系統(tǒng)與外部系統(tǒng)間的共性關(guān)聯(lián)特征7.共性特征1交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)抽樣理論交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析理論3交通大數(shù)據(jù)特征與應(yīng)用第二章交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)2交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)抽樣理論交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析理論3交通大數(shù)據(jù)特征與應(yīng)用目的：獲取代表性樣本、降低成本與復(fù)雜度、數(shù)據(jù)推斷與決策支持抽樣分類：隨機(jī)抽樣、系統(tǒng)抽樣、分層抽樣樣本量與數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要性3交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)抽樣理論一、數(shù)據(jù)抽樣的目的與分類4二、隨機(jī)抽樣的原理與應(yīng)用交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)抽樣理論定義：從總體中隨機(jī)選取樣本，保證代表性和推廣性應(yīng)用：交通流量、車速、出行行為優(yōu)缺點(diǎn)分析5三、系統(tǒng)抽樣與分層抽樣交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)抽樣理論系統(tǒng)抽樣：基于固定間隔選擇樣本，適合時(shí)間或空間分布數(shù)據(jù)分層抽樣：根據(jù)層次分類，確保每個(gè)子群體代表性兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)6四、樣本量計(jì)算與質(zhì)量控制交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)抽樣理論樣本量的確定因素：研究目的、置信水平、效應(yīng)大小數(shù)據(jù)清洗、異常值檢測(cè)和數(shù)據(jù)一致性檢驗(yàn)7交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)抽樣理論交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析理論3交通大數(shù)據(jù)特征與應(yīng)用8一、描述性統(tǒng)計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析理論描述性統(tǒng)計(jì)：中心趨勢(shì)、離散程度、數(shù)據(jù)分布假設(shè)檢驗(yàn)：基本步驟與應(yīng)用（單樣本、雙樣本、方差分析）9二、統(tǒng)計(jì)回歸與人工智能方法交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析理論統(tǒng)計(jì)回歸：因變量與自變量關(guān)系分析人工智能：機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)在交通流量預(yù)測(cè)、事故預(yù)防中的應(yīng)用10交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)抽樣理論交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析理論3交通大數(shù)據(jù)特征與應(yīng)用11一、大數(shù)據(jù)的來(lái)源與特征交通大數(shù)據(jù)特征與應(yīng)用數(shù)據(jù)來(lái)源：傳感器、車載設(shè)備、智能交通系統(tǒng)、社交媒體大數(shù)據(jù)的特征：時(shí)空特征、高維度、實(shí)時(shí)性、多源異構(gòu)12二、交通大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用交通大數(shù)據(jù)特征與應(yīng)用智能交通管理：流量監(jiān)測(cè)、信號(hào)優(yōu)化、停車管理航空交通管理：飛行路徑優(yōu)化、擁堵管理水路交通事故分析：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)防措施第三章交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析與優(yōu)化

理論基礎(chǔ)第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論第二節(jié)

交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論1.基礎(chǔ)理論交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析由多學(xué)科相互交叉和滲透形成交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析系統(tǒng)科學(xué)管理科學(xué)運(yùn)籌學(xué)決策科學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)系統(tǒng)科學(xué)：系統(tǒng)科學(xué)是指從系統(tǒng)的角度觀察研究客觀世界的一門學(xué)科?！跋到y(tǒng)”指由相互聯(lián)系、相互作用的要素(或部分)組成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體；準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)“要素”加上“結(jié)構(gòu)”等于“系統(tǒng)”。

系統(tǒng)科學(xué)主要研究系統(tǒng)的要素(或元素)、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的行為(性質(zhì))。2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予“對(duì)我們理解復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)”第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論1.基礎(chǔ)理論交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析由多學(xué)科相互交叉和滲透形成交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析系統(tǒng)科學(xué)管理科學(xué)運(yùn)籌學(xué)決策科學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)：經(jīng)濟(jì)學(xué)是研究人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的各類經(jīng)濟(jì)學(xué)科的總稱。宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)主要以整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的活動(dòng)為研究目標(biāo)，注重對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整體進(jìn)行分析或“總量分析”。而微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)則以單個(gè)經(jīng)濟(jì)單位為研究對(duì)象，注重分析經(jīng)濟(jì)單位的經(jīng)濟(jì)行為以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)變量或“個(gè)量”。威廉?維克瑞(WilliamVickrey)交通瓶頸模型(1996年獲諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng))丹尼爾·麥克法登(DanielMcFadden)離散選擇模型(2000年獲諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng))第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論1.基礎(chǔ)理論交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析由多學(xué)科相互交叉和滲透形成交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析系統(tǒng)科學(xué)管理科學(xué)運(yùn)籌學(xué)決策科學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)管理科學(xué)：管理是對(duì)人、物、事等組成的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)、發(fā)展和變化進(jìn)行有目的、有意識(shí)地控制行為，而管理科學(xué)是對(duì)有效管理的探索和研究，對(duì)管理行為、活動(dòng)的科學(xué)概括和總結(jié)。第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論1.基礎(chǔ)理論交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析由多學(xué)科相互交叉和滲透形成交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析系統(tǒng)科學(xué)管理科學(xué)運(yùn)籌學(xué)決策科學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)決策科學(xué)：決策科學(xué)是研究、探索和尋求做出正確決策規(guī)律的學(xué)科，也是為決策提供科學(xué)理論和方法的學(xué)科。

交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析的任務(wù)是為決策者提供決策方案，因此與決策科學(xué)有著密切的聯(lián)系。第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論1.基礎(chǔ)理論交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析由多學(xué)科相互交叉和滲透形成交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析系統(tǒng)科學(xué)管理科學(xué)運(yùn)籌學(xué)決策科學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)運(yùn)籌學(xué)：運(yùn)籌學(xué)是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)模型和資料科學(xué)等方法，去尋找復(fù)雜問(wèn)題中的最佳或近似最佳的解答，用于解決現(xiàn)實(shí)生活中的復(fù)雜問(wèn)題，特別是改善或優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)的效率。第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(一)系統(tǒng)預(yù)測(cè)方法交通運(yùn)輸系統(tǒng)預(yù)測(cè)是基于動(dòng)態(tài)獲取的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)間序列，推測(cè)未來(lái)時(shí)段的交通狀態(tài)。通常以交通流量(包括客流量和貨流量)、平均速度、行程時(shí)間和占有率等作為反映交通狀態(tài)的基本參數(shù)，這些參數(shù)的預(yù)測(cè)構(gòu)成了交通預(yù)測(cè)的核心。全國(guó)主要城市道路運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)交通流量預(yù)測(cè)（高德地圖）第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(一)系統(tǒng)預(yù)測(cè)方法交通狀態(tài)的變化過(guò)程是一個(gè)實(shí)時(shí)、非線性、高維且非穩(wěn)定的隨機(jī)過(guò)程。而且，隨著統(tǒng)計(jì)時(shí)段的縮短，交通狀態(tài)的隨機(jī)性和不確定性日益增強(qiáng)。例如，道路交通狀態(tài)的短期變化不僅與本路段過(guò)去的幾個(gè)時(shí)段的狀態(tài)有關(guān)，還受到上下游路段的交通狀態(tài)以及天氣變化、突發(fā)事件等諸多外部因素的影響。然而，從時(shí)間和空間兩個(gè)角度來(lái)考慮，交通狀態(tài)可以體現(xiàn)出規(guī)律性變化。第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(一)系統(tǒng)預(yù)測(cè)方法按照時(shí)段劃分：長(zhǎng)期預(yù)測(cè)：5年、10年中期預(yù)測(cè)：30min、1h、1d短期預(yù)測(cè)：5min、15min按照對(duì)象劃分：路段交通狀態(tài)預(yù)測(cè)路網(wǎng)交通狀態(tài)預(yù)測(cè)高速公路or主干道交通狀態(tài)預(yù)測(cè)按照交通數(shù)據(jù)類型劃分：交通流量、速度、行程時(shí)間綜合多個(gè)交通參數(shù)：擁堵指數(shù)預(yù)測(cè)方法：統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：概率統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)等交通過(guò)程理論：交通仿真等交通供求關(guān)系：供需平衡理論等第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(二)系統(tǒng)決策方法系統(tǒng)決策是在一定條件下，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)，從可采取的各種策略中，依據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)選擇最優(yōu)策略并付諸實(shí)施的過(guò)程?？茖W(xué)決策是運(yùn)用科學(xué)的思維方法和決策技術(shù)，以系統(tǒng)目標(biāo)為導(dǎo)向，進(jìn)行科學(xué)決策的過(guò)程?！肮F?！倍嗍铰?lián)運(yùn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)決策是指在運(yùn)輸系統(tǒng)中與運(yùn)輸活動(dòng)有關(guān)的決策問(wèn)題，如運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)決策、運(yùn)輸科技決策、運(yùn)輸發(fā)展決策等是否需要增加新的投資、擴(kuò)大運(yùn)輸規(guī)模是否需要引進(jìn)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備如何確定合理的運(yùn)輸價(jià)格?何時(shí)更新運(yùn)輸設(shè)備、如何更新等目標(biāo)：合理、適時(shí)、科學(xué)、正確第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(二)系統(tǒng)決策方法確定型決策問(wèn)題確定型決策是指決策環(huán)境完全確定，選擇結(jié)果也確定，可以確定計(jì)算出各方案的益損值的決策問(wèn)題。主要特征包括存在明確的決策目標(biāo)，希望達(dá)到最大值或最小值存在確定的自然狀態(tài)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的行動(dòng)方案供決策者選擇不同行動(dòng)方案在不同自然狀態(tài)下的益損值可通過(guò)一定方法推算常用決策方法：線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、投入產(chǎn)生模型、確定型庫(kù)存模型、多目標(biāo)規(guī)劃等不確定型決策問(wèn)題不確定型決策問(wèn)題指的是決策者對(duì)環(huán)境情況缺乏了解，但可以通過(guò)分析各種可能影響決策事件的因素，對(duì)可能發(fā)生的自然狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，同時(shí)計(jì)算出各個(gè)方案在不同狀態(tài)下的益損值。主要特征包括存在明確的決策目標(biāo)，希望達(dá)到最大值或最小值存在兩個(gè)或更多的自然狀態(tài)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的行動(dòng)方案供決策者選擇不同行動(dòng)方案在不同自然狀態(tài)下的益損值可通過(guò)一定方法推算第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(二)系統(tǒng)決策方法不確定型決策問(wèn)題樂(lè)觀準(zhǔn)則決策者在做決策時(shí)，總是抱著樂(lè)觀的態(tài)度，不放過(guò)任何一個(gè)獲得好結(jié)果的機(jī)會(huì)。他們傾向于選擇能夠帶來(lái)最大收益的方案，敢于冒險(xiǎn)。悲觀準(zhǔn)則決策者在做決策時(shí)，總是擔(dān)心決策失誤可能帶來(lái)的損失。因此，他們?cè)谧鰶Q策時(shí)非常謹(jǐn)慎?以悲觀的態(tài)度來(lái)評(píng)估各種方案。折中準(zhǔn)則是一種介于樂(lè)觀和悲觀之間的決策準(zhǔn)則，決策者需要確定一個(gè)折中系數(shù)，選擇折中決策受益值最大的方案作為備選方案。遺憾準(zhǔn)則旨在最小化遺憾值，即決策者在某種自然狀態(tài)下選擇非最優(yōu)方案所錯(cuò)過(guò)的收益機(jī)會(huì)。該準(zhǔn)則要求決策者先計(jì)算每個(gè)方案在不同狀態(tài)下的遺憾值，再找出每個(gè)方案的最大遺憾值，并從中選擇對(duì)應(yīng)最小遺憾值的方案作為最優(yōu)決策方案。方案大流量（后悔值）中流量（后悔值）小流量（后悔值）最大后悔值最大最小后悔值新建8080-80=05050-50=0-1020-(-10)=303020擴(kuò)建6080-60=204050-40=102020-20=020第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(三)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法對(duì)現(xiàn)有交通運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行高質(zhì)量發(fā)展和改善的前提是對(duì)其進(jìn)行客觀全面的描述和評(píng)價(jià)，找出交通問(wèn)題的根源，并系統(tǒng)改善提供依據(jù)。因此，建立一套科學(xué)、客觀的交通運(yùn)輸系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)有重要的意義。城市群綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系示例第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(三)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法１.層次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP)

對(duì)現(xiàn)有交通運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行高質(zhì)量發(fā)展和改善的前提是對(duì)其進(jìn)行客觀全面的描述和評(píng)價(jià)，找出交通問(wèn)題的根源，并系統(tǒng)改善提供依據(jù)。因此，建立一套科學(xué)、客觀的交通運(yùn)輸系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)有重要的意義。層次分析法可以通過(guò)樹(shù)狀的層級(jí)結(jié)構(gòu)，將復(fù)雜的決策問(wèn)題在一個(gè)層級(jí)中劃分為多個(gè)簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，并且每個(gè)子問(wèn)題可以獨(dú)立地進(jìn)行分析。這個(gè)層級(jí)中的子問(wèn)題可以包括任何類型的子問(wèn)題，無(wú)論是無(wú)形的還是有形的、仔細(xì)計(jì)算的或粗略估計(jì)的、清晰理解的或模糊的、只要是用于最終決策的子問(wèn)題都可以包括在內(nèi)。第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(三)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法１.層次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP)當(dāng)該層級(jí)結(jié)構(gòu)建立好后，決策專家會(huì)使用系統(tǒng)的評(píng)估尺度，為每個(gè)部分的相對(duì)重要性分配權(quán)重?cái)?shù)值，然后建立成對(duì)比矩陣，并計(jì)算特征向量和特征值。該特征向量代表每一層級(jí)中各部分的優(yōu)先權(quán)，可以為決策者提供充分的決策信息，并組織有關(guān)決策的評(píng)估條件或標(biāo)準(zhǔn)、權(quán)重和分析。這種方法可以降低決策錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。比例標(biāo)度表第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(三)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法2.主成分分析法(PrincipalComponentAnalysis,PCA)在多元變量分析中，主成分分析法是一種用于降維和綜合評(píng)價(jià)的方法。此方法通過(guò)正交轉(zhuǎn)換對(duì)一系列可能相關(guān)的變量的觀測(cè)值進(jìn)行線性變換，將其投影為一系列線性不相關(guān)的變量值，這些不相關(guān)的變量被稱為主成分。更具體地說(shuō)，主成分可以看作是一個(gè)線性方程式，其中包含一系列線性系數(shù)來(lái)指示投影方向。PCA對(duì)原始數(shù)據(jù)的正規(guī)化或預(yù)處理具有敏感性(相對(duì)縮放)。在原始數(shù)據(jù)中，如果存在多個(gè)維度，數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布難以在二維或三維空間中直接觀察。PCA通過(guò)線性變換將數(shù)據(jù)投影到新的坐標(biāo)軸上，這些坐標(biāo)軸（即主成分）是按照數(shù)據(jù)方差大小排序的在降維后的散點(diǎn)圖中，數(shù)據(jù)點(diǎn)沿著主成分的方向重新分布。原始數(shù)據(jù)中存在明顯的聚類或線性關(guān)系，這些關(guān)系在降維后的散點(diǎn)圖中更加明顯第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論2.基本方法及其應(yīng)用(三)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法3.模糊綜合評(píng)價(jià)法(FuzzyComprehensiveEvaluation,FCE)模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合性評(píng)標(biāo)方法。該綜合評(píng)價(jià)法利用模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論，將定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即利用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受多種因素影響的事物或?qū)ο筮M(jìn)行總體評(píng)價(jià)。它具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題，適合解決各種非確定性問(wèn)題的解決。①模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建：構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，而評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇是否適宜，將直接影響到綜合評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，應(yīng)廣泛涉及與該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系相關(guān)的行業(yè)資料或法律法規(guī)；②確定合適的權(quán)重向量：通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)法或AHP層次分析法來(lái)確定合適的權(quán)重向量；③構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣：建立合適的隸屬函數(shù)從而構(gòu)建好評(píng)價(jià)矩陣；④評(píng)價(jià)矩陣和權(quán)重的合成：采用適合的合成因子對(duì)其進(jìn)行合成，并對(duì)結(jié)果向量進(jìn)行解釋。第三章交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析與優(yōu)化

理論基礎(chǔ)第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論第二節(jié)

交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論1.圖與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)圖與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在交通研究中至關(guān)重要，作為運(yùn)籌優(yōu)化領(lǐng)域的關(guān)鍵分支，主要用于圖和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)。在交通領(lǐng)域，圖模擬了由節(jié)點(diǎn)（實(shí)體）和邊（關(guān)系）構(gòu)成的系統(tǒng)，這些元素可映射為實(shí)際交通元素（如道路）或抽象概念（如流量），該理論旨在優(yōu)化連接、容量、信息流等，以滿足交通需求。以最短路問(wèn)題為例，簡(jiǎn)要介紹圖與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)景。圖1.1交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論1.1最短路問(wèn)題最短路問(wèn)題(Shortest-Pathproblem)是圖論中經(jīng)典問(wèn)題之一，旨在尋找圖（由結(jié)點(diǎn)和路徑組成的）中兩結(jié)點(diǎn)之間的最短路徑，可用來(lái)解決交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)輸管路鋪設(shè)、線路安裝等問(wèn)題。圖1.3網(wǎng)絡(luò)（無(wú)向圖）的示例圖1.2路徑的示例第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論1.1最短路問(wèn)題圖1.4最短路問(wèn)題的分類和算法復(fù)雜度最短路問(wèn)題的幾種分類：（1）確定起點(diǎn)的最短路徑問(wèn)題-也叫單源最短路問(wèn)題，即已知起始結(jié)點(diǎn)，求最短路徑的問(wèn)題。在邊權(quán)非負(fù)時(shí)適合使用Dijkstra算法，若邊權(quán)為負(fù)時(shí)則適合使用Bellman-ford算法或者SPFA算法。（2）全局最短路徑問(wèn)題-也叫多源最短路問(wèn)題，求圖中所有的最短路徑。適合使用Floyd-Warshall算法。第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論1.2最短路問(wèn)題求解算法Dijkstra算法目標(biāo)和使用場(chǎng)景：使用Dijkstra算法，可以尋找圖中節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。特別是，可以在圖中尋找一個(gè)節(jié)點(diǎn)（稱為“源節(jié)點(diǎn)”）到所有其它節(jié)點(diǎn)的最短路徑，生成一個(gè)最短路徑樹(shù)。GPS設(shè)備使用這個(gè)算法來(lái)尋找當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的最短路徑。Dijkstra算法被廣泛應(yīng)用在工業(yè)上，尤其是需要建模網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域。荷蘭杰出計(jì)算機(jī)科學(xué)家、軟件工程師

Dr.EdsgerW.Dijkstra

創(chuàng)建并發(fā)布了這個(gè)算法。1959年，他發(fā)表了一篇3頁(yè)的文章《Anoteontwoproblemsinconnexionwithgraphs》來(lái)介紹他的新算法。1.2.1Dijkstra最短路算法第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Dijkstra最短路算法Dijkstra算法基礎(chǔ)知識(shí)：Dijkstra算法從指定的節(jié)點(diǎn)（源節(jié)點(diǎn)）出發(fā)，尋找它與圖中所有其它節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。Dijkstra算法會(huì)記錄當(dāng)前已知的最短路徑，并在尋找到更短的路徑時(shí)更新。一旦找到源節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑，那個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)被標(biāo)記為“已訪問(wèn)”并添加到路徑中。重復(fù)尋找過(guò)程，直到圖中所有節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)添加到路徑中。這樣，就可以得到從源節(jié)點(diǎn)出發(fā)訪問(wèn)所有其他節(jié)點(diǎn)的最短路徑方案。Dijkstra算法必要條件：①Dijkstra只能用在權(quán)重為正的圖中，因?yàn)橛?jì)算過(guò)程中需要將邊的權(quán)重相加來(lái)尋找最短路徑。②如果圖中有負(fù)權(quán)重的邊，這個(gè)算法就無(wú)法正常工作。一旦一個(gè)節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記為“已訪問(wèn)”，當(dāng)前訪問(wèn)它的路徑就被標(biāo)記為訪問(wèn)它的最短路徑。如果存在負(fù)權(quán)重，則可能在之后的計(jì)算中得到總權(quán)重更小的路徑，從而影響之前的結(jié)果（譯注：即可能出現(xiàn)多繞路反而路線更短的情況，不合實(shí)際）。第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Dijkstra最短路算法Dijkstra算法步驟：對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，用兩種標(biāo)號(hào)：T和P，表示從始點(diǎn)到該節(jié)點(diǎn)的距離，P是最短距離，T是目前路徑的距離。通過(guò)不斷改進(jìn)T值，當(dāng)其最小時(shí)，將其改為P標(biāo)號(hào)。開(kāi)始時(shí)，令始點(diǎn)有P=0的P標(biāo)號(hào)，其它節(jié)點(diǎn)有T=M。第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Dijkstra最短路算法算例演示：第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Dijkstra最短路算法第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Dijkstra最短路算法第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Dijkstra最短路算法第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Dijkstra最短路算法第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Dijkstra最短路算法第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論1.基礎(chǔ)理論1.2最短路問(wèn)題求解算法Floyd算法又稱為插點(diǎn)法，是一種利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的思想尋找給定的加權(quán)圖中多源點(diǎn)之間最短路徑的算法，與Dijkstra算法類似。該算法名稱以創(chuàng)始人之一、1978年圖靈獎(jiǎng)獲得者、斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授羅伯特·弗洛伊德命名。

1.2.2Floyd最短路算法第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論Floyd算法偽代碼第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論2.車輛路徑問(wèn)題車輛路徑問(wèn)題(

VRP

)是一個(gè)組合優(yōu)化和整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，其問(wèn)題是“一隊(duì)車輛為了將貨物送到給定客戶群而應(yīng)經(jīng)過(guò)的最佳路線是什么？”它是旅行商問(wèn)題(TSP)的泛化，最早出現(xiàn)在GeorgeDantzig和JohnRamser于1959年發(fā)表的一篇論文中，其中提出了第一種算法方法并將其應(yīng)用于汽油配送。通常，其背景是將位于中央倉(cāng)庫(kù)的貨物運(yùn)送給已下訂單的客戶。VRP的目標(biāo)是最小化總路線成本。1964年，Clarke和Wright使用一種稱為儲(chǔ)蓄算法的有效貪婪算法改進(jìn)了Dantzig和Ramser的方法。確定VRP的最優(yōu)解是NP難題，使用數(shù)學(xué)規(guī)劃或組合優(yōu)化可以最優(yōu)解決的問(wèn)題規(guī)?？赡苡邢?。因此，商業(yè)求解器傾向于使用啟發(fā)式方法，因?yàn)樗鼈冃枰鉀Q現(xiàn)實(shí)世界中VRP的規(guī)模和頻率。VRP在工業(yè)領(lǐng)域有許多直接應(yīng)用。VRP路由工具供應(yīng)商經(jīng)常聲稱，它們可以節(jié)省5%至30%的成本。圖2.1車輛路徑問(wèn)題圖例第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論2.1車輛路徑問(wèn)題多種變體和特殊形式（1）帶利潤(rùn)的車輛路線問(wèn)題(VRPP)：一種最大化問(wèn)題，其中不強(qiáng)制訪問(wèn)所有客戶。目標(biāo)是訪問(wèn)一次客戶，最大化收集的利潤(rùn)總額，同時(shí)遵守車輛時(shí)間限制。車輛必須在車庫(kù)開(kāi)始和結(jié)束。在最知名和研究最深入的VRPP中：團(tuán)隊(duì)定向問(wèn)題（TOP），是VRPP中研究最多的一個(gè)變體能力團(tuán)隊(duì)定向越野問(wèn)題(CTOP)帶時(shí)間窗口的TOP（TOPTW）（2）帶取貨和送貨的車輛路線問(wèn)題(VRPPD)：需要將大量貨物從某些取貨地點(diǎn)運(yùn)送到其他送貨地點(diǎn)。目標(biāo)是找到車隊(duì)前往取貨和送貨地點(diǎn)的最佳路線。（3）帶時(shí)間窗的車輛路徑問(wèn)題(VRPTW)：交貨地點(diǎn)有時(shí)間窗，必須在該時(shí)間窗內(nèi)進(jìn)行交貨（或訪問(wèn)）。圖2.2車輛路徑問(wèn)題多種變體和特殊形式第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論2.1車輛路徑問(wèn)題多種變體和特殊形式（4）容量受限的車輛路線問(wèn)題：CVRP或CVRPTW。車輛對(duì)必須運(yùn)送的貨物的運(yùn)載能力有限。（5）多行程車輛路線問(wèn)題（VRPMT）：車輛可以行駛多條路線。（6）開(kāi)放式車輛路徑問(wèn)題(OVRP)：車輛無(wú)需返回車庫(kù)。（7）庫(kù)存路線問(wèn)題（IRP）：車輛負(fù)責(zé)滿足每個(gè)交貨點(diǎn)的需求。（8）多車場(chǎng)車輛路徑問(wèn)題(MDVRP)：車輛可以從多個(gè)車場(chǎng)出發(fā)和結(jié)束。（9）帶轉(zhuǎn)運(yùn)的車輛路徑問(wèn)題（VRPWT）：貨物可以在專門指定的轉(zhuǎn)運(yùn)樞紐處的車輛之間轉(zhuǎn)運(yùn)。（10）電動(dòng)汽車路徑問(wèn)題(EVRP)：這些是特殊VRP，將電動(dòng)汽車的電池容量作為額外約束考慮在內(nèi)。圖2.2車輛路徑問(wèn)題多種變體和特殊形式第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論2.2車輛路徑問(wèn)題求解方法分支定界割平面列生成第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論混合整數(shù)線性規(guī)劃求解器求解器是專門用于解決整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題的優(yōu)化軟件包常見(jiàn)的MILP求解器包括Gurobi,Cplex,SCIP等它們基于最先進(jìn)的整數(shù)規(guī)劃算法和優(yōu)化技術(shù)可以高效地求解大規(guī)模和復(fù)雜的整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題。圖2.5Gurobi求解器圖2.6Cplex求解器圖2.7SCIP求解器第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論混合整數(shù)優(yōu)化問(wèn)題

第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論分枝界限法精確求解方法分枝界限法(BranchandBoundApproach)分枝界限法是由三棲學(xué)者查理德·卡普（RichardM.Karp）在20世紀(jì)60年代發(fā)明，成功求解含有65個(gè)城市的旅行商問(wèn)題，創(chuàng)當(dāng)時(shí)的記錄?！胺种缦薹ā卑褑?wèn)題的可行解展開(kāi)如樹(shù)的分枝，再經(jīng)由各個(gè)分枝中尋找最佳解。分枝界限法也能夠使用在混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題上，其為一種系統(tǒng)化的解法，以一般線性規(guī)劃之單形法解得最佳解后，將非整數(shù)值之決策變量分割成為最接近的兩個(gè)整數(shù)，分列條件，加入原問(wèn)題中，形成兩個(gè)子問(wèn)題(或分枝)分別求解，如此便可求得目標(biāo)函數(shù)值的上限（上界）或下限（下界），從其中尋得最佳解。圖2.3分支定界法圖例第二節(jié)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論割平面法割平面法(CuttingPlanesApproach)割平面法是1958年由美國(guó)學(xué)者高莫利(R.E.GoMory)提出的求解全整數(shù)規(guī)劃的一種比較簡(jiǎn)單的方法。其基本思想和分枝定界法大致相同，即先不考慮變量的取整約束，用單純形法求解相應(yīng)的線性規(guī)劃。如果所得的最優(yōu)解為整數(shù)解，那么它也是原整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題的最優(yōu)解3如果最優(yōu)解不是整數(shù)解，那么分枝定界法是任取一個(gè)取分?jǐn)?shù)值的變量Xk=bk將原整數(shù)規(guī)劃分成兩枝，其實(shí)質(zhì)是用兩個(gè)垂直于坐標(biāo)軸的平行平面Xk=[bk]和Xk=[bk]+1將原可行域R分成兩個(gè)可行域R1和R2，并將兩個(gè)平行平面之間的不含有整數(shù)解的那一部分可行域去掉，以縮小可行域。圖2.4割平面法圖例第三章交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析與優(yōu)化

理論基礎(chǔ)第一節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論第二節(jié)

交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理步驟1：圖1.1交通需求四階段法出行生成

發(fā)生量、吸引量出行分布

OD需求（矩陣）方式劃分

各種出行方式需求交通分配---路段、路徑流量步驟2：步驟4：步驟3：回顧四階段法第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理

出行者該如何選擇出行路徑？圖1.2Sioux-Falls道路網(wǎng)絡(luò)示意圖第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理交通網(wǎng)絡(luò)分析的兩個(gè)等價(jià)表述從宏觀角度看，路網(wǎng)交通分配是交通需求在既有道路系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)條件下的具體表現(xiàn)（集計(jì)）從微觀角度看，道路交通流量是大量出行者對(duì)出行路徑選擇的結(jié)果（非集計(jì)）交通網(wǎng)絡(luò)分析的本質(zhì)

就是把OD需求矩陣按照一定的準(zhǔn)則分配到交通網(wǎng)絡(luò)中的各條道路，求出各路段的交通流量及相關(guān)的交通指標(biāo)，為交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)提供依據(jù)。第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理交通分配可以歸納為問(wèn)題的形式輸入：1道路交通網(wǎng)絡(luò)（有向圖表示形式）；2路段阻抗函數(shù)（路段出行時(shí)間方程）；3OD矩陣輸出：道路網(wǎng)絡(luò)中各路段上的交通量及出行時(shí)間交通網(wǎng)絡(luò)分析領(lǐng)域的經(jīng)典著作：SheffiY.Urbantransportationnetworks:equilibriumanalysiswithmathematicalprogrammingmethods.EnglewoodCliffs:Prentice-HallInc,1985用戶（出行者）路徑選擇行為的假設(shè)1都試圖選擇最短路徑到達(dá)其目的地；2都可以準(zhǔn)確獲知每個(gè)路段、路徑上的出行時(shí)間；3只關(guān)心自己的出行方案最優(yōu)，互相之間不配合。用戶的路徑選擇一種納什博弈，如果把交通流量看成是離散的話，那么將得到一種納什均衡。第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理

---Wardrop,J.G.(1952)SomeTheoreticalAspectsofRoadTrafficResearch.ProceedingsoftheInstituteofCivilEngineers,PartII,pp.325-378用戶均衡（Wardrop第一平衡理論）：第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理簡(jiǎn)單的用戶均衡例子：

第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理當(dāng)OD對(duì)之間的出行量超過(guò)??′時(shí)，為了選擇最短路出行，一部分交通量就會(huì)轉(zhuǎn)移到最短路上來(lái)，路段2由于路段流量的增加而加劇了路段擁擠，降低道路服務(wù)水平，路段出行時(shí)間增加。最終，當(dāng)所有個(gè)體完成他們的路徑選擇的時(shí)候，凡是被使用的路徑，他們的出行費(fèi)用都相等，并且都是最短路。簡(jiǎn)單的用戶均衡例子：第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理上面三個(gè)方程，也是一種數(shù)學(xué)模型，叫做NCP模型。用戶均衡的數(shù)學(xué)定義第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理交通領(lǐng)域常用數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)規(guī)劃模型NCP模型變分不等式（VI）模型固定點(diǎn)（FixedPoint）模型如何構(gòu)建一個(gè)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型？Beckmann變換式1956第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理Beckmann變換式KKT條件均衡條件等價(jià)性：Beckmann變換式的最優(yōu)解與用戶均衡條件等價(jià)。推導(dǎo)方法：非線性規(guī)劃問(wèn)題的最優(yōu)解滿足KKT條件（課后學(xué)習(xí)）。Beckmann變換式的性質(zhì)第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理凸函數(shù)凸可行域x*xz(x)abBeckmann變換式的性質(zhì)凸規(guī)劃問(wèn)題（課后學(xué)習(xí)）的最小值存在且唯一第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理結(jié)論：路段均衡流量存在，且唯一。路徑均衡流量的存在，但不唯一。Beckmann變換式的路段流量最優(yōu)解唯一可行域是凸集合。目標(biāo)方程對(duì)路段流量是凸函數(shù)。目標(biāo)方程對(duì)路徑流量不是凸函數(shù)。第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理13245Link1Link5Link4Link3Link2路段1→路段3→路段5;O-D對(duì)<1,5>:路段1→路段4→路段5O-D對(duì)<2,5>:路段2→路段3→路段5;路段2→路段4→路段5舉個(gè)例子：OD需求：路阻函數(shù)：路徑：第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理13245Link1Link5Link4Link3Link2舉個(gè)例子：路徑流量：均衡狀態(tài)（1）（2）（3）（4）第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理13245Link1Link5Link4Link3Link2舉個(gè)例子：求解方程組1-4，得：路徑流量不唯一，得到唯一路段流量：第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論1.交通網(wǎng)絡(luò)中的均衡機(jī)理--LeBlancetal.(1975)Anefficientapproachtosolvingtheroadnetworktrafficassignmentproblem.TransportationResearch,Vol.9,309-318.Beckman變換式的意義構(gòu)建了一個(gè)對(duì)路段流量的凸規(guī)劃模型，可有效求解用戶平衡問(wèn)題?；贐eckmann提出的凸規(guī)劃模型。1975年LeBlanc用Frank-Wolfe算法對(duì)該模型成功進(jìn)行了求解。對(duì)于推動(dòng)交通網(wǎng)絡(luò)流理論的發(fā)展具有里程碑式的意義。第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論2.交通網(wǎng)絡(luò)均衡的拓展用戶均衡理論的假設(shè)存在哪些不合理的地方？出行者是否總是選擇最短路出行？出行者是否是不協(xié)作的？出行者能夠精確的獲知每條路徑的出行時(shí)間？OD出行需求固定不變？路徑交通流不受路段容量的限制？路段交通阻抗（運(yùn)行時(shí)間）只跟該路段的交通流量有關(guān)？只有一種車型？所有用戶選擇出行路徑的標(biāo)準(zhǔn)都一樣？出行者能夠精確的知道每條路徑的出行時(shí)間？隨機(jī)用戶均衡OD出行需求固定不變？彈性需求下的用戶均衡路徑交通流不受路段容量的限制？容量限制下的用戶均衡第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論3.交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法1234[2][1][3][4][5]擴(kuò)建前擴(kuò)建后個(gè)體時(shí)間（分鐘）8392總時(shí)間（分鐘）498552Braess（布雷斯）悖論任意的增加交通供給，是否總能否緩解交通擁擠？Dietrich

Braess

在

1968

年提出了道路交通體系當(dāng)中的Braess

悖論。交通網(wǎng)的擴(kuò)建可能導(dǎo)致新網(wǎng)絡(luò)中的通行時(shí)間（總時(shí)間以及每個(gè)個(gè)體的出行時(shí)間）不降反升，得到與預(yù)期相反的結(jié)果。Braess悖論在全世界很多國(guó)家和地區(qū)都被驗(yàn)證過(guò)，為交通系統(tǒng)分析的重要性提供了理論依據(jù)。Braess悖論反應(yīng)了城市交通系統(tǒng)的復(fù)雜性，城市交通系統(tǒng)涉及到人、車、道路及管理控制系統(tǒng)等諸多因素。千差萬(wàn)別的個(gè)體行為聚集而成的交通行為更加復(fù)雜多變，所以城市交通擁堵現(xiàn)象的產(chǎn)生和演變過(guò)程極其復(fù)雜。只有將交通行為機(jī)理認(rèn)識(shí)清楚了才能真正認(rèn)識(shí)城市交通擁堵背后的產(chǎn)生機(jī)理，才能有效地規(guī)劃、控制和管理交通系統(tǒng)。第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論3.交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法交通網(wǎng)絡(luò)中的博弈網(wǎng)絡(luò)決策者網(wǎng)絡(luò)使用者系統(tǒng)最優(yōu)（Wardrop第二平衡理論）上層模型決策者:設(shè)計(jì)交通網(wǎng)絡(luò)目標(biāo):希望整個(gè)路網(wǎng)得到充分利用（系統(tǒng)最優(yōu)）缺陷:知道出行者的行為規(guī)則，但是不能強(qiáng)制出行者遵守系統(tǒng)最優(yōu)的出行規(guī)則下層模型使用者:選擇自己的出行路線目標(biāo):使自己的出行費(fèi)用最小缺陷:未考慮與其他出行者之間的協(xié)作第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論3.交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型的求解難點(diǎn)第三節(jié)交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需均衡分析理論3.交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在交通管理問(wèn)題中的應(yīng)用強(qiáng)制性管理：北京單雙號(hào)限行政策經(jīng)濟(jì)手段：新車手續(xù)費(fèi)(購(gòu)置稅、上牌稅)車牌拍賣控制汽車總量(新加坡、上海)停車費(fèi)(共享停車)擁堵收費(fèi)第四章交通運(yùn)輸控制與組織

理論基礎(chǔ)交通控制基本原理與方法交通運(yùn)輸組織理論基礎(chǔ)交通控制基本原理與方法交通控制是指利用信號(hào)燈、指令標(biāo)志、閥門等控制設(shè)施對(duì)車輛、列車、輪船、飛機(jī)等交通工具以及輸送介質(zhì)進(jìn)行運(yùn)輸狀態(tài)和通行權(quán)的控制，以達(dá)到提升交通運(yùn)輸系統(tǒng)的安全與效率、降低能耗、減少污染等目的。在道路、水路、鐵路(城軌)、航空、管道等交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，道路系統(tǒng)與水運(yùn)系統(tǒng)其交通運(yùn)輸?shù)慕M織性較弱，運(yùn)行軌跡相對(duì)靈活。鐵路系統(tǒng)、航空系統(tǒng)與管道系統(tǒng)的運(yùn)輸組織性較強(qiáng)，控制與調(diào)度的結(jié)合更為緊密。交通控制基本原理與方法駕駛?cè)嗽谛旭倳r(shí)需要控制自身車輛與前方車輛保持適當(dāng)?shù)拈g距，以保證行車安全。該間距的大小與車輛運(yùn)行速度有關(guān)，通常車速越大，所需的安全間距也越大。一、行駛間距控制道路交通系統(tǒng)交通控制基本原理與方法在水路交通控制中，船舶領(lǐng)域是一個(gè)非常重要參數(shù)，它是指以該船為中心的一個(gè)二維領(lǐng)域，其他船舶必須避免進(jìn)入以保證航行安全。一、行駛間距控制水運(yùn)交通系統(tǒng)圖２-４-１基于安全間距的船舶領(lǐng)域模型船交通控制基本原理與方法鐵路交通是以軌道作為導(dǎo)向的交通系統(tǒng)，為保證行車安全，列車需與前車保持安全運(yùn)行間隔。一、行駛間距控制鐵路交通系統(tǒng)圖２-４-2列車安全運(yùn)行間隔示意交通控制基本原理與方法飛機(jī)飛行需要保持一定的飛行間隔，飛行間隔是指為了防止飛行沖突、保證飛行安全、提高飛行空間和時(shí)間利用率所規(guī)定的航空器之間應(yīng)當(dāng)保持的最小安全距離。飛行間隔包括垂直間隔和水平間隔。一、行駛間距控制航空交通系統(tǒng)交通控制基本原理與方法在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，當(dāng)下游路段的流量接近飽和時(shí)，需要對(duì)上游路段的車流量進(jìn)行控制，以防止下游路段因交通量過(guò)飽和而引發(fā)擁堵。流量控制的基本方法是通過(guò)交通信號(hào)控制，把駛?cè)胂掠温范蔚慕煌肯拗圃诤侠矸秶鷥?nèi)，以保障下游路段交通流能夠順暢地運(yùn)行，避免擁堵和排隊(duì)溢出至上游路段。典型的流量控制場(chǎng)景有高速公路與快速路的匝道控制等。二、交通流量控制道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)交通控制基本原理與方法在水運(yùn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，系統(tǒng)運(yùn)輸能力主要受港口、進(jìn)港航道、船閘、限制性航段等特殊節(jié)點(diǎn)的約束。交通流量控制通常根據(jù)港口泊位作業(yè)情況、進(jìn)港航道條件、船閘通過(guò)能力等，一般從交通流量的源頭進(jìn)行流量控制，即港口在船舶服務(wù)系統(tǒng)支持下，根據(jù)泊位裝卸效率和作業(yè)時(shí)間、到港船舶數(shù)量、船舶噸級(jí)、是否乘潮等制定泊位作業(yè)計(jì)劃，合理安排船舶離港或者進(jìn)港，避免船舶在泊位、港內(nèi)錨地滯留，保障進(jìn)港航道的安全暢通。二、交通流量控制水運(yùn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)交通控制基本原理與方法鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)車流量控制主要體現(xiàn)在車站的發(fā)車間隔調(diào)整。針對(duì)列車實(shí)際運(yùn)行情況與計(jì)劃出現(xiàn)偏差情況，行車調(diào)度員對(duì)列車的運(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)調(diào)整列車的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間和停站時(shí)間等，控制列車發(fā)車時(shí)間與車站發(fā)車間隔，使列車盡快正點(diǎn)運(yùn)行，恢復(fù)正常行車秩序。二、交通流量控制鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)交通控制基本原理與方法航空交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，空中交通流量管理是在空中交通流量接近或者達(dá)到空中交通管制可用能力時(shí)，適時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，確?？罩薪煌ㄗ罴训亓魅牖蛘咄ㄟ^(guò)相應(yīng)區(qū)域，以提高機(jī)場(chǎng)和空域的容量利用率。二、交通流量控制航空交通運(yùn)輸系統(tǒng)交通控制基本原理與方法從組織架構(gòu)來(lái)看，航空交通流量控制由涵蓋國(guó)家、區(qū)域，以及終端區(qū)和機(jī)場(chǎng)流量管理的分層管理體系構(gòu)成；從實(shí)施階段來(lái)看，航空交通流量控制通常可以分為戰(zhàn)略、預(yù)戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)術(shù)流量控制三個(gè)階段；從管理范疇來(lái)看，航空交通流量控制可以分成區(qū)域流量控制、終端區(qū)流量控制、機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面流量控制。二、交通流量控制航空交通運(yùn)輸系統(tǒng)交通控制基本原理與方法管道交通運(yùn)輸系統(tǒng)的流量/壓力控制從根本上說(shuō)有兩種方式:一種方式是通過(guò)調(diào)節(jié)泵或壓縮機(jī)的功率實(shí)現(xiàn)對(duì)液體或氣體輸送流量/壓力的控制；另一種方式則是通過(guò)調(diào)整管道閥門的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)對(duì)液體或氣體輸送量/壓力的控制。二、交通流量控制管道交通運(yùn)輸系統(tǒng)交通控制基本原理與方法交叉口是道路網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)，交叉口控制是道路網(wǎng)交通信號(hào)控制的基本單元。交叉口控制的本質(zhì)是為不同行駛路徑的車流進(jìn)行交叉口時(shí)空資源和通行順序的分配。三、節(jié)點(diǎn)通行控制道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)圖２-４-4交叉口信號(hào)控制相位圖交通控制基本原理與方法三、節(jié)點(diǎn)通行控制道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)信號(hào)相位能夠降低交通沖突，但無(wú)法保障交叉口的通行效率。需要對(duì)信號(hào)控制的周期和各相位的時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。具體控制方法是，通過(guò)模型求解使交叉口車輛延誤最小的信號(hào)周期長(zhǎng)度，然后按照交叉口各車道交通飽和度均等的原則為各個(gè)相位分配通行時(shí)間。交叉口信號(hào)控制分為定時(shí)式控制、感應(yīng)式控制和自適應(yīng)控制等。交通控制基本原理與方法三、節(jié)點(diǎn)通行控制水路交通運(yùn)輸系統(tǒng)船閘調(diào)度是水路交通系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)通行控制的典型場(chǎng)景。船閘調(diào)度是以滿足過(guò)閘交通需求為目標(biāo)，合理地安排船舶過(guò)閘的次序與閘次調(diào)度的時(shí)序，并確定船舶在閘室內(nèi)的空間位置。船閘調(diào)度需要考慮通過(guò)能力、延誤、安全等多個(gè)相互聯(lián)系與制約的目標(biāo)，是一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)不確定組合優(yōu)化問(wèn)題，其關(guān)鍵是為任意一艘船舶選擇合理的閘室、確定在閘室內(nèi)的位置，以及安排過(guò)閘時(shí)間，對(duì)應(yīng)三個(gè)耦合的子問(wèn)題:閘室分配、閘室編排和運(yùn)行調(diào)度。交通控制基本原理與方法三、節(jié)點(diǎn)通行控制鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)車站是鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，車站信號(hào)控制系統(tǒng)又稱為車站聯(lián)鎖系統(tǒng)。在車站范圍內(nèi)，列車由某一指定地點(diǎn)運(yùn)行至另一指定地點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路段稱為進(jìn)路。為保證車站行車安全，必須確保列車在駛?cè)脒M(jìn)路之前，進(jìn)路處于空閑狀態(tài)；必須確保進(jìn)路上的所有道岔位置正確且被鎖定；必須確保其他列車不會(huì)從正面、側(cè)面和尾部進(jìn)入進(jìn)路。當(dāng)以上條件都滿足時(shí)，防護(hù)該進(jìn)路的信號(hào)機(jī)才有開(kāi)放的可能，從而允許列車駛?cè)脒M(jìn)路。交通控制基本原理與方法三、節(jié)點(diǎn)通行控制航空交通運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)場(chǎng)、航路點(diǎn)是航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)通行控制主要包括機(jī)場(chǎng)滑行道/跑道/停機(jī)位節(jié)點(diǎn)的通行控制，以及航路/航線節(jié)點(diǎn)的通行控制，具體的控制策略可包括跑道分配策略、滑行等待策略、停機(jī)位分配策略、航路點(diǎn)排序策略、尾隨間隔管理策略等。航空交通系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)通行控制是一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，需要綜合考慮機(jī)場(chǎng)、空管、航司等民航運(yùn)行主體的多維度利益需求，以及運(yùn)行模式、安全間隔、節(jié)點(diǎn)屬性、機(jī)型性能等約束限制，對(duì)各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)空資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。交通控制基本原理與方法三、節(jié)點(diǎn)通行控制管道交通運(yùn)輸系統(tǒng)管道系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)類型很多，按照功能可分為加壓/加熱站、閥室、分輸站、下載站、清管站、首末站等。這些節(jié)點(diǎn)的控制任務(wù)多樣，既能夠調(diào)節(jié)管道輸送流量的大小，又能夠分配干線管道通往各條支線管道的流量。除此之外，還能夠?qū)τ刑厥庑枨蟮倪\(yùn)輸物質(zhì)進(jìn)行加壓或加熱，以維持物質(zhì)的必要的物理性能和化學(xué)性質(zhì)。交通控制基本原理與方法四、干線協(xié)調(diào)控制道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)干線協(xié)調(diào)控制的作用是將干線上若干個(gè)連續(xù)交叉口的信號(hào)控制協(xié)調(diào)起來(lái)，使這些交叉口被沿干線行駛的車輛連續(xù)不停車地通過(guò)。干線協(xié)調(diào)控制的主要方法是協(xié)調(diào)各交叉口沿干線方向的綠燈開(kāi)啟時(shí)間差，以提高交叉口綠燈時(shí)間被車隊(duì)的利用率。干線協(xié)調(diào)控制分為單向協(xié)調(diào)控制和雙向協(xié)調(diào)控制。單向協(xié)調(diào)控制通常應(yīng)用于單行線路段控制，雙向協(xié)調(diào)控制通常應(yīng)用于主次干道的控制。雙向協(xié)調(diào)控制的效果受到交叉口間距、信號(hào)周期長(zhǎng)度、車輛行駛速度以及交叉口相位和相序的影響。交通控制基本原理與方法四、干線協(xié)調(diào)控制道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)圖２-４-5干線協(xié)調(diào)控制示意圖交通控制基本原理與方法四、干線協(xié)調(diào)控制水路交通運(yùn)輸系統(tǒng)干線多梯級(jí)船閘的協(xié)同控制，就是針對(duì)船舶流率大、船型復(fù)雜、變水位等復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境下船閘的擁堵問(wèn)題，在內(nèi)河航運(yùn)信息智慧服務(wù)系統(tǒng)(包含電子航道圖、交通管控中心、船載終端、移動(dòng)客戶端)支持下，實(shí)現(xiàn)航運(yùn)信息系統(tǒng)的集成、共享與協(xié)同。根據(jù)臨近航道與船閘交通狀態(tài)，調(diào)節(jié)各船閘放行船舶流率，調(diào)控各航段內(nèi)船舶交通流，減緩關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的船舶擁堵和安全風(fēng)險(xiǎn)，保障水運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸效率。交通控制基本原理與方法四、干線協(xié)調(diào)控制鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)閉塞是用信號(hào)或憑證保證列車按照空間間隔運(yùn)行，使前行列車和追蹤列車之間保持一定距離的控制方法。區(qū)間閉塞控制的目的是保證同一區(qū)間或閉塞分區(qū)內(nèi)只有一列車占用。當(dāng)一個(gè)列車進(jìn)入某個(gè)區(qū)段時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉閉塞分區(qū)，防止其他列車進(jìn)入；只有在前方分區(qū)完全空閑時(shí)，才會(huì)允許后續(xù)列車進(jìn)入。區(qū)間閉塞控制的目的是用于確保列車在區(qū)間安全運(yùn)行并提高區(qū)間通過(guò)能力。交通控制基本原理與方法四、干線協(xié)調(diào)控制航空交通運(yùn)輸系統(tǒng)飛機(jī)航線控制是指對(duì)飛機(jī)在空中飛行時(shí)的航線進(jìn)行規(guī)劃、調(diào)整和管理，以確保飛行的安全性、效率和準(zhǔn)時(shí)性。航線控制涉及多個(gè)因素，包括飛行路徑、航點(diǎn)、航路、飛行高度、飛行速度以及避免沖突和氣象影響等。航線規(guī)劃指在飛行之前，由航空公司的航班調(diào)度人員和空中交通管制員制定，通過(guò)選擇最優(yōu)的飛行路徑，以最小化飛行時(shí)間和燃油消耗，同時(shí)避開(kāi)氣象影響和限制空域。交通控制基本原理與方法四、干線協(xié)調(diào)控制航空交通運(yùn)輸系統(tǒng)航線調(diào)整指在飛行過(guò)程中，由于氣象變化、空域限制、飛行高度調(diào)整等因素影響，對(duì)飛機(jī)航線進(jìn)行動(dòng)態(tài)最優(yōu)調(diào)整，以確保飛行運(yùn)行的安全和順暢。交通控制基本原理與方法四、干線協(xié)調(diào)控制管道交通運(yùn)輸系統(tǒng)在長(zhǎng)距離管道運(yùn)輸過(guò)程中，通常需要在管道沿線設(shè)置多個(gè)泵站或加壓站。當(dāng)需要提高管道輸送流量或壓力時(shí)，可以讓多個(gè)站內(nèi)的供能設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行；反之，則可以關(guān)閉一些站場(chǎng)的供能設(shè)備，以降低管道輸送流量或壓力。具體實(shí)施時(shí)，通常根據(jù)管道全線流體的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行多站場(chǎng)的協(xié)同控制，以滿足安全、高效、節(jié)能的運(yùn)輸要求。交通控制基本原理與方法五、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)道路網(wǎng)控制是對(duì)控制區(qū)域內(nèi)多個(gè)交叉口進(jìn)行協(xié)調(diào)控制以實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)內(nèi)車輛平均延誤最小、停車次數(shù)最少或通行能力最大等目標(biāo)的控制。道路網(wǎng)控制以單點(diǎn)交叉口信號(hào)控制為基本單元，通過(guò)優(yōu)化交叉口周期、綠信比及相鄰交叉口的相位差，實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉口群的協(xié)調(diào)控制。交通控制基本原理與方法五、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)當(dāng)?shù)缆肪W(wǎng)控制區(qū)域內(nèi)交通需求處于相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，可以對(duì)控制區(qū)域的交叉口群設(shè)定相同的信號(hào)周期，以便交叉口群的協(xié)調(diào)控制方案能夠周期性運(yùn)行。此時(shí)可對(duì)控制區(qū)域內(nèi)所有交叉口的控制方案進(jìn)行集中優(yōu)化以達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)的控制目標(biāo)。當(dāng)?shù)缆肪W(wǎng)交通需求處于波動(dòng)中時(shí)，交叉口群可采用自適應(yīng)控制。此時(shí)，交叉口沒(méi)有固定的周期，信號(hào)相位的時(shí)長(zhǎng)根據(jù)自身交叉口以及相鄰交叉口的交通需求實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整，控制模式為分布式控制。交通控制基本原理與方法五、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制水路交通運(yùn)輸系統(tǒng)通過(guò)航道網(wǎng)中多船閘節(jié)點(diǎn)的協(xié)同控制，有助于緩解航道網(wǎng)因部分船閘通過(guò)能力不足而造成的交通負(fù)荷不均衡等現(xiàn)象。相比于道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)，多船閘節(jié)點(diǎn)的規(guī)模相對(duì)較小，但受到的影響因素更復(fù)雜、更多元，其協(xié)同控制更多基于船閘航道現(xiàn)場(chǎng)管控承載能力，優(yōu)化不同待閘船舶量條件下船閘的船舶放行量。交通控制基本原理與方法五、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)我國(guó)鐵路系統(tǒng)調(diào)度指揮體系采用分級(jí)遞階控制結(jié)構(gòu)?由中國(guó)鐵路總公司調(diào)度指揮中心、鐵路局調(diào)度指揮中心和基層站段調(diào)度室三個(gè)層次組成。鐵路總公司調(diào)度指揮中心是全路路網(wǎng)運(yùn)輸生產(chǎn)的總指揮，負(fù)責(zé)組織編制和執(zhí)行鐵路運(yùn)輸年度計(jì)劃、月度計(jì)劃和日常計(jì)劃，監(jiān)督日常運(yùn)輸生產(chǎn)，處理突發(fā)事件等。鐵路局調(diào)度指揮中心是負(fù)責(zé)組織編制和執(zhí)行鐵路局管內(nèi)的運(yùn)輸計(jì)劃，監(jiān)督各站段運(yùn)輸生產(chǎn)，處理日常突發(fā)事件等。基層站段調(diào)度室負(fù)責(zé)站段范