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1、北京交通大学硕士学位论文北京市交通结构演变的系统动力学模型研究姓名：靳玫申请学位级别：硕士专业：智能交通工程指导教师：贾顺平20071201中文摘要摘要：随着城市化和机动化的发展，城市交通拥挤已成为全球大城市普遍面临的问题，各国逐渐认识到合理的交通结构是改变交通状况的重要方法。在当前我国城市交通结构的转型期，通过科学研究，引导城市客运交通结构向符合可持续的合理模式发展，对解决我国2 1 世纪的城市交通问题有着积极的意义。本论文即是以此为背景，在“北京市交通结构优化”项目的研究过程中完成的，旨在建立北京市交通结构优化的系统动力学模型，应用此模型仿真交通需求管理等政策的实施效果，为北京市交通结构优
2、化提出切实可行的政策建议。首先，本文明确研究的问题和内容，并简要介绍了论文研究所使用的理论方法一系统动力学方法对于所研究问题的适用性，以及系统动力学方法的特点和理论基础，利用该方法进行建模的基本流程。其次，进行系统结构分析。在对北京市交通结构历史发展及现状和各方面影响因素进行调研分析的基础上，进行系统边界确定和因素分析，确定系统的主要因果关系链，得到相关影响变量的因果关系图，并分析系统的反馈回路。再次，在对系统进行结构分析和因果关系分析的基础上，构建系统流图，建立基于v e n s i m 语言的系统动力学仿真模型，并进行了模型方程式的构造，应用多种方法对模型基础参数进行确定。最后，利用系统动
3、力学模型进行仿真模拟。结合北京市交通发展年度报告中的实际统计数据对比模型预测结果，证实了模型的有效性；并且运用系统动力学的政策分析方法模拟了模型中政策变量的改变对交通结构的影响，并从道路承载力和适应性的角度评价交通结掏的合理性，通过在一定的出行总量条件下不同的交通结构形成的道路负荷与从道路建设和道路等级结构得到的道路承载力的对比得到一定的道路条件下不同的交通结构形成的不同的道路交通状态。关键词：交通结构；系统动力学；道路承载力；交通需求管理A B S 如瞄(T：u r b 孤t r a m cc o n g c s t i h 鹄b e c o m ea9 1 0 b a lp b l e m
4、f a db y 脚s cb i gc i t i e sw i t hu r b a n i z a O na n dm o t o r i z a t i o n C 0 u n t r i c s 母岫a l l y a l i z et h a tr c 勰0 n a b l et r a n s p o ns t n l 咖f ei s 柚i m p o r t 柚tm e 孤so fc h 卸g i n gt h es 协t I l so f 仃姐s p o n D u r i I l gt h e扛锄s i t i o np e r i o d0 fa h i n a sc u
5、如tu r b a n 仃觚s p o r ts m l c t 呲，i th 私ap O s i t i v em e 甜I i n gf o ra d d r c s s i n ga l i n a s2 l s t 伽t u r yd t y 仃a f：丘cp r o b l 锄l e a d i n gt h ed t yn 彻s p o r ts t i l l c t I l r et oa 蛳s t a i n a b l e 卸dr e a s 哪a b l em o d e l t h r o u 曲s c i 锄t i f i cr c s e a r c h T h i
6、 sp 印c fi sc o m p l e t e di nt h i sb a c l【g u n d 跹dd u 血gm es t u d yo f”t h eB c i j 吨M u n i c i p a lT r a 伍cs t n l c t u r a lo p t i m i z a t i o n”p r o j 毗a i m e da tt h ee s t a b l i s h m e n to ft h eB e i j i n gM u n i c i p a lT r a f f i cs t m d u r a l0 p t i l I l i z a t i
7、 s y s t e md y n 锄i c sm o d c la n dt h ea p p l i c a t i o no ft l I i sm o d e lj ns i m u l a t i n gt r a 伍cd e m 姐dm a n a g e m e n t，柚do t h c rc f f e c t so ft h e 如l p l e m e n t a t i o no ft h ep o l i c i e s I ta l s o 昏V e ss o m ep 删i c a lp o l i c y”c 0 咖c n d a t i sf o rB e i
8、 j i n gM u l l i c i p a lT f a 位cs 协l d u r a l 叩t i m i z a t i o n 踟to fa 1 1，f h j sa 撕d ei sd e a r 彻m ei s s u c s 缸do D n t c n t，卸dg a v eab f：i e f血t r o d u c t i a b o u t t h ea p p l i c a b i l i t yo ft h em e t h o do fs y s t c l nd y n a m i c sw l l i c hi su s e di nt h ep a p e
9、 r na l s oi n t r o d u c c st h ec h a m c l e r i s t i c sa l l dt h e o r c t i c a lb 硒i so fs y s t e md y n a m i c s，p l u sw i t hi t sb a s i cm O d e l i n gp r o c c s so ft h em c t h o d S e c o n d l y，a n a l y s i sm es y s t e ms t m c t u r cT b es y s t e mb o u n d a r yd c t e
10、 皿d i n a t i o na n df a c t o r sa I l a l y s i sa r ed o n eo nm eb a S i so fs t u d yo nt r a f f i cs t n l c t u r cd c v e l o p m e n ti nl h eh i s t o r yo ft h eB e i j i n ga n dt 量l eV a r i o u sf a c t o r si m p a c t 彻i t D e t e m i l l et h em a i l ls y s t e mc a u s a l r e l
11、 a t i o n s h i pc h a i l l 锄dt l l ec a u s a lr e l a t i o n s h i pm a pb e M e e nr c l c v 柚tv a r i a b l e s，a l s od o i n gt h ea n a I y S i s0 nt h es y s t e mf e e 曲a c kl o o p A g a i n，c 0 璐t 玎l c Is y s t c mn o wd i a 孕锄锄t h eb 硒i so fs y s t e ms t 玎J c t I l m l 锄a l y s _ i s
12、孤dt h ea n a l y s i sO ft h ec a u s a lr e l a t i s h i p，e s t a b l i s hV e n s i ml a I l g l l a g cb 罅e ds y s t e md y n a m i c ss 洳u l a l i o nm o d da n dl h es 咖c t l l r eo ft h em O d e lf o】门n u l a a p p l i c dv a r i o u sm e t h o d so 丑t h em o d dp 猢曲粥d e t 咖j n a t j 伽F i I
13、I a l l y，u s et h es y s t e md y n a m i c sm o d e lt os i m u l a t c C 0 m b i n i n gl h eB e 巧啦M u n i c i p a l1 h 伍cD e v c l o p m e n ti nt h e 锄u a lr e p o r lo ft h ea c t 峪l m p a m 如es t a t i 鲥c a ld a t am o d e lp 北d i c I“e 咒s u l t sc o n f _ 胍t h cV a l i d i t y0 ft h cm o d c
14、 l；U 辩s y s t e md y 聃m i 岱幽u l a t i o n 驴e t h o dt os 妇u h t c 血e 咖a c t0 f 刚c yV a r i a b l c sc h 柚g i n g t r a f 丘cs t r u 咖r c 强de v a l u a t et h cr e 姗a b l c n 韶s0 ft h e 仃a 艏cs 仃u 咖r c 丘o mt h ep c 删i V co f a dc a p a d t y 锄da d a p t a b i l i t y，t h et f a v e lt h r o u g hac c r
15、 a i nV o l u m eo ft l 丑髓co 鲫d i t i o n sd i l!姗ts 钒I c t u r ef 0 皿a t i o n a d1 0 a d 姐d 舶mt h er o a d-b u 埘i n ga n dr o a d 舯d i n gs t r u c“鹏b e a r j h gc a p a c i 哆o fn 圮m a dw mb c 伽p 眦dt 0g c tt h cd 诞哪mm a d 妇f f i cs 协t e 删【d e rd i f f e 姗tc O n d i t i o n so ft h e 麟d 咖s p o ns 协
16、l 咖r e 1 皿Y W o R D S：T r a 伍cs 劬l c t I I r c；S y s t 锄d y 锄i c S；R dc a p 孔i t y；T r a 砸cd e m 卸dm a n 碰；c：m e n t学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：妊移欠签字日期：侈习年l y 月缈日签字日
17、期：伽年l y 月缈日导师签名：费许签字日期：司年7 2 月夸咱独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作糍：巍傲一期：司年M 节日致谢本论文的工作是在我的导师贾顺平副教授的悉心指导下完成的。贾顺平老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年多来贾顺平老师对我的关心和指导。在我攻读硕士学位
18、的两年半时间里，从基础学习、论文选题、研究方案制订、研究内容到论文撰写、修改和定稿的整个过程中，无不凝聚着导师的大量心血。导师的渊博学识、一丝不苟的治学态度、雍容大度的学者风范、敏锐的科学思维和丰富的学术研究经验使我终生受益；对论文内容与深度提出的高标准和严要求，使我能够以严谨而认真的科研态度从事以后的研究工作；同时导师的忘我敬业精神也将是我以后学习和研究中坚持不懈的精神支柱。此外贾老师平易近人，在工作和生活上也曾给予我极大的关心和帮助，在此论文完成之际，谨向他表示最诚挚的感谢和崇高的敬意。在论文的完成过程中，项目组的同学和老师也给予了很大的帮助和支持，在这里也一并向他们表示感谢。在我攻读硕士
19、学位期闯，我的家人都给予了我持续的关心和支持，我也借此机会向他们表示衷心的谢意。1 绪论1 1研究背景随着城市化和机动化的不断发展，城市交通拥堵己成为全球大城市普遍面临的问题。私人小汽车的过度发展，带来了交通阻塞、车速下降、环境污染等一系列严重的交通问题。解决交通拥堵，可以利用智能交通技术，传统上，智能交通系统主要包括如下几个子系统“1：(1)先进的交通信息系统(A T I s)：A T I s 应能提供广泛的、便于使用的公共信息数据，建立与出行者多方式交流的交通运输信息中心，影响出行者对出行路线、出行方式的选择。(2)先进的交通管理系统(A T M s)：利用交通信号控制系统提高交叉口通行能
20、力，充分发挥道路系统的运行效率，交通监控系统能提供直观和实时的道路交通状况，便于交通指挥人员对交通拥堵和交通事故做出迅速、及时、准确的判断与指挥调度。(3)先进的车辆系统(A v c S)：借助车载设备，以及路旁的电子设备，进行部分或完全的车辆自动驾驶，以达到行车安全和提高道路通行能力的目的。(4)先进的公共交通系统(A P T s)：主要围绕建立高效的公交运营管理组织模式、快速灵活的调度指挥系统和完善的乘客信息服务等三方面内容，改善公共交通的能力。(5)商用车辆运营系统(c v o S)：商用车辆主要包括货车、公共汽车、出租车以及紧急车辆，通过先进的公路和车辆技术，为商用车辆的运营提供良好的
21、服务。(6)先进的乡村交通系统(A R T s)：对城市交通之外的郊区和乡村城镇，提供先进的交通管理技术，改善交通服务。随着智能交通的发展，不断有新的技术和方法交通管理和控制中。城市道路交通状况信息是智能交通系统中的关键信息，动态信息的采集在智能交通领域非常重要，浮动车交通信息采集与处理技术受到越来越多地关注，其在世界范围内也得到了广泛的研究开发和推广应用，已经有不少文献对城市路况的获取和计算方法进行了研究4。这些交通信息被用于交通管理和交通规划。利用浮动车进行城市交通态势的评估，掌握城市交通运行状况，建立基于浮动车数据的城市路况计算方法，实现基于浮动车运行数据进行平均速度估计及预测、拥堵状态
22、判断，此流程包括浮动车运行数据采集、地图数据预处理、地图匹配、旅行时间和平均行程速度估计及预测、拥堵状态判断等重要功能。目前智能交通采用的技术主要是解决已经形成的交通问题，如果要从根本上解决，就要研究交通结构的形成和调整，因为道路拥堵多数是由于交通结构的不合理，合理的交通结构是改变交通状况的重要方法。另一方面，对于道路交通状态的判断，路况信息用浮动车在该路段的平均车速来衡量，来判断是否拥堵，由于浮动车数据分布在一定时间段内，而且具有瞬时特性，据此计算的平均速度处于微观的层面，难以从整体上把握城市交通的运行状态，所以本文从道路承载力对交通负荷的适应性的角度判断道路运行状态，并借以评价交通结构。以
23、下具体阐述本文的项目研究背景。当前，正如我国经济结构处于转型期一样，我国的城市交通结构也处于转型期，道路机动化趋势己势不可挡，道路交通的逐步机动化意味着大量的自行车出行方式向机动车出行方式转移。这里有两种不同的转移方式：向道路利用率最高的公共交通方式转移或向道路利用率最低的非公交机动车(如私人小汽车)方式转移。如果大量的自行车向公共交通方式转移，那么，我国2 l 世纪的城市交通不会因为道路的逐步机动化而造成交通阻塞，反而能因为道路利用效率的提高而得到缓解。反之，如果大量的自行车向非公交机动车转移，那么，我国2 1 世纪的城市交通问题将会更加严重，甚至造成大城市交通的瘫痪。因此，在当前我国城市交
24、通结构的转型期，通过科学研究，引导城市客运交通结构向符合可持续的合理模式发展，对解决我国2 1 世纪的城市交通问题有着积极的意义。北京市面临着同样的问题，随着北京市社会经济现代化、快速城市化和机动化的发展，城市交通系统，尤其是道路交通的压力与日俱增。经过一系列的数据分析对比，我们可以发现北京市的城市交通结构呈现出以下发展特点：(1)非机动化交通方式的出行比例整体呈下降趋势。随着社会经济的发展，城市客运交通有向机动化转化的趋势。(2)公交出行方式整体下滑。公共交通不仅没有能够吸引非机动化交通方式转移出来的一部分交通量，而且本身所承担的出行比例也出现了一定程度的下降。出现这种现象的主要原因是一方面
25、公共交通受到了来自于其他机动交通方式尤其是私人机动交通方式的强力冲击；另一方面是公交自身发展水平较为低下，服务水平不高同时又缺乏大运量快速轨道交通的支持，使得公交在与其他交通方式的竞争中往往处于劣势。(3)出租车出行增长迅速。尽管在现状客运交通结构中，出租车所占比例并不高，但相对于历史数据而言，它们却呈现出高增长率的发展势头。(4)私人小汽车交通发展迅速。(5)客运交通结构不稳定。2为了应对这种局面和建立北京市长期可持续发展的交通系统，北京市交通发展纲要中提出了不断优化交通结构的发展战略，于是开展了“北京市交通结构优化研究”的项目工作。优化既有城市交通结构，可以使城市交通系统在满足城市居民出行
26、需求的基础上更加畅通无阻，减少交通事故与延误造成的内、外部损失，对城市社会的可持续发展具有深远意义。本项目的总体目标是：以北京城市总体规划、北京市城市空间发展战略、北京交通发展纲要、北京市综合交通体系规划、北京市交通发展“十一五”规划为项目工作依据，以落实纲要精神、不断优化北京市交通结构为目标，结合北京市交通需求管理等措施，在吸收和借鉴国内外城市交通发展经验基础上，提出不断改善北京市交通结构、实现交通结构优化目标的措施方案。本论文即是以此为背景，在此项目的研究过程中完成的，所以本文根据项目研究主题，旨在建立北京市交通结构优化的系统动力学模型，并应用此模型仿真模型中政策变量的改变对交通结构和交通
27、负荷的影响，为北京市交通结构优化提出可行的政策建议。1 2 研究目的和意义在以上项目背景下，本文研究的目的就是要在研究北京市城市发展与交通发展互动关系的基础上，构造北京市交通结构演变的情景动力学模型，用动态的、综合的、系统的观点来研究北京市交通结构演变问题，主要有以下两个目的：(1)建立包括北京市社会经济发展与交通发展的系统模型：在对北京市交通和社会经济各方面因素现状调查基础资料及历史统计数据进行分析研究的基础上，构建北京市交通结构优化的宏观模型，模型中需包含影响北京市交通发展和交通结构演变的各方面因素，并体现因素之间的相互反馈和相互联系，能够用模型仿真出随着北京市社会经济的发展交通结构演变的
28、过程。(2)应用模型进行政策试验：在建立模型和分析相关政策变量的基础上，应用此模型模拟相关政策变量的改变对交通结构的影响，仿真北京市交通结构随着相关变量的改变的发展演变过程，并能评价得到的交通结构的合理与否，从而得到可行的政策措施。本文的研究同时具有一定的学术价值和现实意义：(1)构造北京市交通结构演变的情景动力学模型，是用动态的、综合的、系统的观点来研究交通结构演变问题，而且是系统动力学方法在交通领域应用的又一次新的探索和尝试。(2)本文研究北京市客运交通结构的优化模型和模式，制定相应的发展政策，3对缓解北京市交通拥堵，促进北京市交通结构的合理演变具有重要的现实意义。1 3 论文研究框架和主
29、要内容(1)本文研究方法城市交通是一个复杂的社会问题，基于以上分析，本文采用的方法是擅于研究动态社会经济预测问题的系统动力学方法，下面介绍系统动力学仿真的一般步骤：问题描述首先应该弄清系统的目标，对某个系统采取什么样的策略，总是与系统目标紧密联系的。因此在应用系统动力学进行仿真时，应该首先透彻地弄清系统的目标，也就是仿真的目的，这样才能接下来明确系统的其它变量和运行参数。确定系统的边界这里所说的系统边界，是问题研究中的系统变量要素。确定系统边界的原则是：尽可能缩小边界的范围，如果没有该变量要素，仍能达到系统研究的目的，那么就不应该把该变量要素列为边界内。确定因果关系确定因果关系，就是要研究系统
30、内部各要素间的因果关系，并且利用反馈环将这种因果关系表示出来，这是系统动力学仿真中重要的一环。只有这样才能看清系统的整体结构，知道系统中变量的关联结构及系统与环境的关系。建立系统动力学模型通过系统要素的因果分析，画出系统的因果关系图和系统流图，系统动力学软件有专门的画因果关系图和系统流图的方法和符号。v e n s i l n 软件是系统动力学的专用软件包，在用v e n s i m 绘图时，就可以同时输入结构方程式，确定系统各变量之间的定量关系。计算机仿真通过模型在计算机上实验的结果，分析改善系统的途径，或提出几种策略的比较方案，供决策者参考。系统动力学建模步骤如下图所示：4停图卜1 系统动
31、力学建模步骤I 吒g u 咒1-1S y s t e mD y n a n l i c sM o d e l i D gS t e p s(2)本文内容框架根据本文提出的问题、目的和意义，具体研究的主要内容如下：第一章主要叙述论文研究背景、目的和意义以及论文的研究方法和主要内容。第二章主要介绍论文研究基础。首先介绍交通结构优化问题的国内外研究现状，其次介绍系统动力学方法的特点和基础理论，最后通过城市发展和交通发展互动影响系统的特点、研究的主要目的和系统动力学方法的特点两方面的比较，证明系统动力学在本文研究的交通结构优化问题中具有的明显的优势和适用性。第三章主要阐述北京市交通结构演变的系统动力学
32、模型的模型结构。首先阐述建模目标和系统边界及要素分析，其次介绍了系统主要因果关系链，并用因果关系图和反馈回路等方法清楚地表述了模型的结构。第四章主要阐述北京市交通结构演变的系统动力学模型的构造过程。在上述系统结构分析的基础上，把定性关系迸一步定量化，确定要素之间的定量方程和其中的主要参数，得到系统定量模型。第五章主要应用模型进行仿真模拟和政策分析。在对模型进行有效性检验后，5用此模型预测未来交通结构的演变以及道路运行状况，并仿真模型中相关政策变量的改变对系统运行结果的影响，为北京市交通结构优化和减轻道路交通负荷提供初步可行的政策建议，重在表现模型的应用价值。第六章是结论和后续研究总结了论文研究
33、得出的结论以及研究中的不足之处，表明了后续研究的方向。62 论文研究基础本章在对研究问题的特点和系统动力学本身的特点综合考虑的基础上，选择系统动力学方法作为本文的研究方法。2 1 国内外研究综述2 1。1国外研究现状综述(1)集计模型与非集计模型城市客运交通方式划分结果的综合即是城市客运交通结构的表现形式，所以可以认为客运交通结构的研究应该是从“交通方式划分研究”开始的。交通方式分担比例的观点在2 0 世纪5 0 年代后期被用到美国芝加哥都市圈交通规划(C A T S)中，随后不久，该方法就传到欧洲及日本。根据交通方式选择的基本单位不同，方式划分模型主要有集计模型(以小区为单位将利用者的方式选
34、择集计起来进行说明)和非集计模型(以个入为单位构造模型来确定各交通方式选择概率，然后再将个人的选择结果集计起来，预测方式分担量)。集计模型开发较早，操作相对简单，但计算不精确。为弥补集计模型的不足，非集计模型于2 0 世纪6 0 年代初开始被研究。进入2 0 世纪7 0 年代，美国的部分专家相继对非集计模型进行理论研究，将模型推入实用阶段，到现在各种非集计模型的研究仍在继续。集计模型也好，非集计模型也好，其模型建立的不足是只考虑出行者个人的利益，而未充分考虑整个社会的整体利益“。(2)交通结构研究的经济学理论城市客运交通系统最本质的特征是城市客运交通结构。关于城市客运交通结构的理论探讨和模型研
35、究，国外研究者们在1 9 5 0 至1 9 9 0 年间进行了深入地分析，特别是建立在消费者行为学研究基础之上的经济学的概念的引入，为该问题的研究开创了崭新的篇章。例如在1 9 5 1 年，美国规划官员协会提交了一份研究消费者从居住地去工作地出行的报告。报告指出，消费者最为关心的不是他们的住所与工作所在地之间的距离，而是他们走这一段距离所花费的时间。他们根据花费的时间选择不同的交通方式出行，为此报告引入了“等时问线”的概念，用来表示碱市中不同部分到城市中心的出行时间的关系，并以此确急城市客运交通结构。在这份报告提出十年之后，一种新的针对城市交通系统与客运交通结构关系的经济学模型又被提出，这种观
36、点认为工作地出行的成本应用金钱来衡量，而不是出7行时间的长度，其认为一个理性的消费者往往将交通(通勤)与住房这两者结合在一起考虑，并为之付出一笔较为固定的花费。这个论点在四年后的实地调查中也得到了证实，调查表明：受雇于高密度工作地点的工人不得不在高额的交通费用与高额的住宅消费之间做出选择，许多人选择了住在郊区，这样从居住地到工作地的出行时间变得更长，花费也更大，然面却以此换取到了他们所渴望的相对便宜的住宅与庭院空间“”。P K l m s c h 和J S 研n g a e l 通过利用系统动力学方法研究消费者行为，将模糊推理技术纳入系统动力学模型，研究如何采用税收政策减少住宅地区二氧化碳的排
37、放量，并将其应用于实际的规划和控制管理的案例；T 0 n gL i 建立了交通流模型解释交通拥堵现象，并为高速公路交通提供数值模拟，为交通拥堵提出建议。国外对于交通结构及优化方面的研究不多，大多集中在交通规划和微观的交通流理论层面，对本文的研究借鉴意义不大，而国内研究方面，因为我国正处于城市交通结构转型前的关键时期，因而我国的相关研究比国外要活跃的多，所以本文重点参考了国内部分的研究。2 1 2国内研究现状综述国内研究方面，根据本文研究问题的需要，主要参考了以下方面的内容：(1)交通结构预测与优化东南夫学王键在一：；浅市奕通寡式结构预测的研究中，从宏观、中观和微观层面分析了客运交通方式的影响因
38、素，包括经济发展、交通政策、交通设施和出行特征等因素，并从能源和环境约束方面研究了城市交通可持续发展的客运交通结构优化模型。詹运洲所著的城市客运交通政策研究及交通结构优化”(2 0 0 1)一书围绕当前城市交通政策的核心问题交通结构的优化，提出了我国不同规模城市的交通结构演化趋向，并把交通管理优化和公共交通优化作为交通结构优化的重点3。长安大学胡兵研究了可持续发展的城市客运交通结构，对其进行了全面的系统分析，包括城市客运交通系统的组成、发展，城市客运交通系统的主要影响因素，并用系统动力学的方法研究了城市客运交通结构的产生机理。在此基础上，对可持续发展的城市客运交通系统结构的确定给出了一个优化方
39、法，并以西安为例进行了实证分析“。边扬、王炜研究了城市出租车出行方式分担率预测方法，同时考虑了社会利益和个人利益，选取公交系统出行者建立多目标函数模型，并综合考虑了相关政8策n 刀。东南大学牛学勤研究了城市客运交通方式分担率预测方法，从影响人们选择出行交通方式的宏观因素和微观因素两方面出发“”，提出了种实用的、可操作性强的分担预测方法，并成功运用于常州市交通管理规划中。上海同济大学徐循初教授在其论文关于确定城市交通方式结构的研究中，运用城市已有的交通调查资料，从道路网和公交网的发达程度、道路车速、居民出行距离分布特征、出行时耗、经济收入水平等方面，找出城市居民在选择城市公共交通和私人交通工具之
40、间的规律性，从而采用定量与定性相结合的方法确定城市交通方式结构“”。吉林大学田振中在其论文基于可持续发展的大城市客运交通结构的研究中，以交通功能效用最大化为目标，提出了基于可持续发展的城市交通结构优化模型，此模型以城市居民的出行需求、交通环境容量、道路资源、交通能耗、各交通方式的发展规模等为约束条件，并以长春市2 0 1 0 年的交通结构优化为实例，说明了模型的应用方法。长安大学刘洪营研究了城市客运交通结构的评价、设计与优化，引入层次分析法的思想构筑交通结构层次模型，在符合城市特性的情况下，力求实现城市客运交通系统的供需平衡，并提出了城市交通结构优化的思路，对其中的关键问题进行了讨论分析”1。
41、(2)系统动力学方法的应用了：连海事大学冷秀斌进行了基于系统动力学的中国石油进出口海运量研究，建立了基于V e n S m 语言的系统动力学仿真模型，然后应用计量经济学等多种方法对模型参数进行估计，对2 0 1 0 年中国石油进出口海运量进行了预测，取得了较为理想的效果，并用系统动力学的政策分析工具模拟了加入W T O 对中国石油进出口海运量的影响，是系统动力学在运量预测领域的一个探索啪1。大连海事大学张勇应用系统动力学模型研究港口投融资决策，在此模型中得出了港口投融资决策的因果图和系统流图，并以天津港集装箱北港池一期工程为例，设计了两种融资方案，通过模型计算，得出最优的投资方案侧。上海海事大
42、学李涛运用系统动力学专用软件v e n s i m P u ，建立了集装箱班轮航线运价的系统动力学模型，把握了系统各因素互相影响和互相制约的动态关系，并运用该模型进行了历史仿真和发展预测，对运价的形成和变化机制进行了综合分析伽。上海海事大学熊坚在集装箱运力供需波动的研究中使用了系统动力学方法，用系统动力学专用软件V e n s i I l l P L E 建立模型分析了由于造船时间导致交付延迟、竞争行为以及需求变化所产生的波动的影响的大小，通过仿真得出数据分析，并9对我国集装箱班轮公司的运营提出了一些政策性的建议嘲。长安大学戚宇杰运用系统动力学的原理和方法，建立了城市轨道交通定价模型，运用计算
43、机对定价模型进行模拟计算，从而测算未来年度合理的票价水平，并结合西安地铁一号线，对模型进行了实证分析扭岫。郭鹏、徐瑞华利用系统动力学方法研究城市轨道交通客流量的增长，构造了客流量增长的系统动力学模型，其中综合考虑了便捷舒适性、票价、投资等因素的影响，并提出了城市轨道交通发展策略建议咖。此外，还有人利用系统动力学方法研究了港口吞吐量预测、道路运输量预测、高速铁路运价制定、公交系统、城市发展等方面的问题。(3)系统动力学方法中的统计分析孙东川、李金华在货运量预测的系统动力学模型的研究中详细探讨了模型中各相关参数的估计方法，比如根据E X C E L 的二次多项式类型或乘幂型趋势分析结果做表函数，以
44、及回归分析法的应用等。华南理工大学斩文舟研究了汽车保有量与社会经济之间的密切关系，建立计量经济学模型寻求二者之间的函数关系。较为准确地预测了广东省2 0 0 4 年和2 0 0 5年的汽车保有量。综上所述，关于交通结构已有的研究具有以下特点：(1)基于个人效用最大化的行为准则而建立起来的微观的交通方式选择模型，主要是从出行者角度考虑的，个人效用最大化是对出行者行为的一种合理的描述，可以用来预测未来一定时期某种状态下的交通方式分担率，反映未来可能出现的交通状况。(2)较为全面和细化地考虑了影响交通结构和交通方式选择的各方面因素，并且逐渐重视交通发展的可持续性。2 1 3北京市交通结构演变进程2
45、0 年来，随着经济发展和交通需求的不断增长，北京市交通方式结构也发生了相应的变化。城区调查结果显示，1 9 8 6 年本地居民出行方式以自行车(5 4 0 3)、公共交通(2 4 3 2)和步行(1 3 7 6)为主：2 0 0 0 年的调查数据经过核查线和全市交通模型校正后，得到北京市本地居民出行方式结构(不含步行)中自行车所占比例最高，为3 8 4 9，其次为公共交通为2 6 5 1，再次为小汽车为2 3 2 4，出租车占8 7 6，其他方式还有3：2 0 0 4 年北京市出行方式中，自行车出行比例虽然有所减少，但是仍然是比例最高的出行方式，其次为步行、公交车，而私人小汽车也急剧上升到1
46、0 9 6 以上；2 0 0 5 年自行车出行比例继续下降到第二位，步行成为第一1 0位的出行方式，第三位是公交车，私人小汽车比例略有下降，稳定在1 0 左右。2 0年来，自行车所占比例大幅丧失，由原来的5 4 0 3 下降到2 5 9 2，同时也发现，虽然近年来轨道交通、公共电汽车等公共交通得到一定发展，但是公共交通出行所占比例几乎没有发生变化。北京市交通结构演变相关的因素有机动车保有量和公交客运量等，北京市公交客运量近十年来持续上升，由1 9 9 3 年的2 8 6 2 6 8 万人次发展到2 0 0 4 年的4 5 3 2 2 3万人次，增加了三分之二；轨道交通到目前为止，已建成并投入运
47、营的轨道交通线路共有4 条，总长1 1 4 公里。近年来，北京市机动车呈现出持续快速增长的势头，私人机动车快速进入家庭，机动车从2 0 0 0 年的1 5 1 万辆发展到2 0 0 5 年的2 5 8 3万辆，年均增长1 1 3。“十五”期间，私人机动车年均增长1 6，年增量达到中等城市平均保有总量的水平。2 2 系统动力学理论基础2 2 1系统动力学方法的特点(1)系统动力学的发展系统动力学(s y s t e md y n 锄i c s，简称s D)是一门分析研究信息反馈系统的学科，是认识与解决系统问题、沟通自然科学与社会科学的边缘学科，属于系统科学的个分支。由于系统动力学是用计算机实验的
48、方法来研究战略与策略的，因此被誉为“战略与策略实验室”。它以传统的管理程序为背景，引用信息反馈理论和系统动力学理论，把社会问题流体化，从而获得描述社会系统构造的一般方法，并通过计算机仿真运算，获得对真实系统的跟踪，实现社会系统的战略与策略实验。第二次世界大战以后，随着工业化的进展，城市人口、就业、环境污染和资源等各种社会问题臼趋严重，这些问题范围广泛、关系复杂、因素众多，迫切需要用新的方法对这些问题进行综合研究。1 9 5 5 年以后，计算机技术渐趋成熟和普及，在技术上使得新的方法有了产生的可能，于是系统动力学应运而生。美国麻省理工学院的福瑞斯特于1 9 5 7 年首次提出工业动力学，对经济与
49、工业组织系统进行了深入的研究，分析研究了这些系统的性质和特点，成功地将信息反馈理论、系统动力学理论与计算机仿真技术应用于社会系统，形成了系统动力学。初期主要用于工业管理，故早期称为“工业动力学”，随着系统动力学的研究范围的不断扩大，理论与方法日趋成熟，其应用范围几乎遍及备类系统，已远远超过“工业动力学”的范畴，故改称“系统动力学”。1 l近半个世纪以来系统动力学在企业经营管理、城市问题、全球发展政策等一系列社会经济领域的重大课题中都得到了成功的应用。系统动力学于上世纪8 0 年代后期引入我国，经过十几年的研究发展，已广泛应用于我国社会经济课题中的多个方面。交通运输系统因其自身的系统特性而较好的
50、符合运用系统动力学研究的条件，但由于新兴学科发展的过程、交叉学科研究的困难等多方面原因，它在交通运输系统中的研究和应用在国内外都属于起步阶段埘1。(2)系统动力学模型的特点系统动力学模型的基本思路是运用系统结构决定系统功能的原理，在对所要研究的系统全面分析的基础上，通过构造系统结构、功能因果关系反馈回路，再利用反馈，调节和控制原理对这些反映系统行为的反馈回路构建出整体数学模型，并借助计算机对此模型进行模拟试验分析以期得到实际问题的结沦。系统动力学模型不同于其他一些数学模型，它有一些特别之处，首先它是一种仿结构模型，它是在对实际系统做出详细的结构及功能分析基础上，根据所研究系统的结构特征而设计出