交通运输工程

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1、本门课程的基本框架综合运输体系水路运输及其发展 航空运输及其发展 铁路运输及其发展 公路运输及其发展 多式联运 城市交通运输系统及其发展通运输工程学科所含二级学科交通运输基础设施的布局与修建 载运工具的运用 交通信息工程及控制 交通运输规划与管理欲达到的目的v了解各种运输方式的运输能力、组织与管理、规划与评价、配制与协调以及交通运输工程的现代化发展趋势v了解各种运输方式的主要设备、设施和建设技术本章结构1. 交通运输及其种类2. 现代交通运输的特征3. 交通运输在国民经济中的地位4. 交通运输的发展一、交通运输及其种类1.1 交通运输的含义运输Transportation：为实现人和物的空间位

2、移所进行的活动。即在规定的时限内，利用相关设施，按照某种价格，使用某种交通工具,通过运营组织将旅客和货物运送到指定目的地基本结论：交通与运输异同1、交通（TRAFFIC）与运输（TRANSPORTATION）是同一过程的两个方面。这一过程就是运输工具在运输网络上的流动；两个方面指的是：交通关心的是运输工具（包括其它交通参与者）的流动情况，其目的是如何使交通工具在交通网络上的流动状况处于最佳状态，以提高线路通过能力和防止交通事故，它通常并不关心交通工具上是否装载以及载运量的多少；运输除了考虑交通流状况外，通常更关心的是流动中的运输工具上的载运情况，其目的是“多、快、好、省”地运载客货任务，。在有

3、载时，交通的过程同时也就是运输的过程。2、由交通与运输构成的一些词语，有一部分是可以相互替换使用，比如，交通线与运输线、交通方式与运输方式，交通部门与运输部门，交通系统与运输系统等。3、凡是在交通线上位移均为交通，但并非一定为运输。以下几种位移即不属于运输：（1）不直接与经济活动产生关系的空间位移，比如，消防车、工程救险车等移动；（2）邮政系统下的货邮位移；（3）行人在交通线路上的移动。4、有些人或物的位移既非交通也非运输。主要包括：（1）非交通线路上的位移，比如，电梯上的移动；（2）电、气、煤、电信的位移。5、交通与运输既相互区别，又密切相关，交通仅仅是一种手段，而运输才是最终目的。运输以交

4、通为前提，没有交通就不存在运输，而没有运输的交通，也就失去了交通存在的必要。1.2 交通运输的重要性人类社会的交通运输活动何时开始？人类社会的交通运输活动是和生产活动同时开始的。是社会生产和再生产必备条件。物流和商流的关系？商流是前提，物流是基础。交通运输创造的是商品的价值?还是使用价值?货运是物质生产活动，为社会创造价值客运是服务行为，不直接产生社会财富1.3 运输方式的种类现代交通运输主要包括铁路、公路、水路、航空和管道五种运输方式。各有其不同的技术经济特征与使用范围。新型交通工具不断产生。如磁浮列车。1.4 各种运输方式产生历史最早的水上交通工具是独木舟，而陆上交通依靠畜力或人力。如马、

5、骆驼等。18世纪下半叶蒸汽机的发明，并相继应用于船舶和铁路，揭开了一个崭新的机动船舶时代和铁路机车牵引时代的序幕。19世纪末到20世纪初汽车和飞机也相继诞生，很快成为现代运输的主要运输工具。管道运输起源于19世纪末，当时是用于运输原油，现在已得到迅速发展。20 世纪展现了交通科技与创新的最大变革。从飞机的发明到民用航空业的暴发性增长；从汽车的大量生产到高速公路系统的建设；从标准集装箱的发明到海洋货运的兴起；从日本第一条新干线的开通到目前四处延伸的欧洲高速铁路网的运营。二、现代交通运输的特征2.1 水路运输运量大 在海洋运输中，目前世界上超巨型油船的载重量达到70万吨，巨型客船已超过8万吨。 运

6、输成本低 除运河以外内河航道都是利用天然江河加以整治，修建必要的导航设备和港口码头等就可通航；海运航道是大自然的产物，一般不需要人工整治，且海运航线往往可以取两港口间的最短距离。一般说来，河运的平均运输成本比铁路略低，而海运成本则远比铁路为低，这是水路运输的一个突出优点。通过能力大 海上运输在条件允许的情况下，水路可被改造为最有利于航行的线路。占地少，投资省 速度慢 风险大，受自然条件限制较大 冬季河道或港口冰冻时即须停航 海上风暴也会影响正常航行。运输适宜类型 在运输长大笨重货物时，水上运输更具突出优点。对过重、过长的大重件货物，铁路、公路无法承运，而水上运输都可以完成。对大宗货物的长距离运

7、输，水路运输则是一种最经济的运输方式。2.2 铁路运输运量较大每一辆列车载运货物和旅客的能力远比汽车和飞机大得多。铁路的最大运输能力为l单线1800万年（我国）；l双线5500 万年（我国）；l双线1亿年（某些国家）；公路的最大运输能力为l四个车道300500 万年。速度较快 常规铁路的列车运行速度每小时80公里左右高速铁路上运行的旅客列车时速210260公里。铁路货运速度虽比客运慢些，但是每昼夜的平均货物送达速度也比水路运输快运输成本低 铁路运输成本比公路、航空运输低。在中国，其运输成本仅高于海运，同长江运输不相上下。运距愈长，运量愈大，单位成本就愈低。受气候条件限制较小环境污染小运输适宜类

8、型适宜环境l国土幅员辽阔的大陆国家；l运送经常的、稳定的大宗货物；l中长距离货物运输以及城市间旅客运输。在中国，铁路主要承担大宗货物和旅客的中长距离运输，在总货物周转量和旅客周转量中分别占40%左右2.3 公路运输优点l机动、灵活性强；可实现门到门的直达运输公路运输还可负担铁路、水路运输达不到的区域内的运输，它是补充和衔接其他运输方式的运输。l对运量大小有很强的适应性； l短距时，运输速度明显高于铁路。缺点l长途运输时存在诸多缺陷 在长途运输业务方面的缺陷：l耗用燃料多，造成途中费用过高；l机器磨损大，因此折旧费和维修费用高；l公路运输所耗用的人力多如一列火车车组人员只需几个人，若运送同样重量

9、的货物，则需配备几百名司机。l汽车运输费率高于铁路和水路；l公路运输对环境污染较大；综合评价 公路运输（高速公路除外）与其他运输方式相比，投资少、资金周转快、投资回收期短，且技术改造较容易。汽车运输的出现还不到100年，但在载货吨位、品种、技术性能、专用车种类等方面都有了很大的改进与提高，能较好地满足社会经济发展对运输的需要。2.4 航空运输二、现代交通运输的特征优点l速度高；当今时代，高速性具有无可比拟的特殊价值。现代喷气运输机，时速一般在900公里左右，比火车快510倍，比海轮快2025倍l有一定的机动性。l航空运输不受地形地貌、山川河流的阻碍，只要有机场并有航路设施保证，即可开辟航线，如

10、果用直升机运输，则机动性更大。缺点l载运能力小l波音747 291个客座；波音757-300 最大载客289人 波音767-400ER最大载客375人 波音777最大可载客440人 波音7E7将载客200250人l能源消耗大l运输成本高2.5 管道运输定义使用管道输送流体货物的一种运输方式。随着石油工业发展而兴起并随石油、天然气等流体燃料需求的增加而发展，并逐渐成为沟通石油、天然气资源与石油加工场地及消费者之间的重要输送工具。管道不仅修建在一国之内，还连接国与国之间，甚至洲与洲之间，成为国际、洲际能源调剂的大动脉。优点输送能力大管径为1200毫米的原油管道年输送量可达1亿吨效率高成本低能耗小不

11、受气候影响等其它优点管道运输的优点成本低管道输送流体能源，主要依靠每隔一段距离设置的增压站提供压力能，因此，设备运行比较简单，易于就地自动化和进行集中遥控，由于节能和高度自动化，用人较少，所以运输费用较低。管道运输的其他优点由于管道埋于地下，除泵站、首末站占用一些土地外，管道运输占用土地少。且不受地形与坡度的限制，易取捷径，可缩短运输里程；埋于地下基本不受气候影响，可以长期稳定运行；沿线不产生噪音且漏失污染少缺点它只适于长期定向、定点、定品种输送。合理输量范围较窄，若输量变化幅度过大，则管道的优越性就难以发挥。不能输送不同品种的货物。各种运输方式综合评价铁路、公路、航空、水运和管道等五种现代化

12、运输方式，各有其不同的技术经济特征和使用范围。三、交通运输在国民经济中的作用交通运输业是国民经济结构中的先行和基础产业，其主要作用表现为：1、经济作用创造商品的价值对GDP的直接和间接贡献2、社会公益作用自然灾害时，如地震、洪水、大火、海啸等在战争时，或国家财产受到威胁时3、促进国家经济合理布局、协调发展以交通要道为依托，促进地区经济合理布局、协调发展。4、国防意义运输是国防的后备力量，战时又是必要的军事手段。运输业关系到民族存亡、国家安危，决非用经济尺度所能衡量。5、交通与城市兴衰一个城市的交通条件和交通发达程度常常直接影响城市的兴衰。四、21世纪我国交通运输展望可持续性的、以高速化和智能化

13、为目标的新型综合交通运输体系l客运高速l货运重载l环保l智能l综合物流本章思考题掌握五种交通方式的经济特征？交通运输业的发展趋势第二章 交通运输系统规划一、 交通运输系统规划的目的与任务交通运输规划的目的为决策过程提供帮助 项目经济评价 政策评价 项目影响 设计目的规划内容人口 土地利用 交通运输网络 旅客运输 货物运输 公共交通运输 环境影响战略目标减少出行的发生 出行距离 促进非机动车运输 鼓励公共交通运输 减少交通延误 改变拥堵地区交通状况二、 城市道路系统规划当前城市交通的主要问题l交通需求增长速度过快（交通拥堵、环境污染，交通安全，能源问题，社会公平）l道路容量严重不足l公共交通发展

14、滞后l交通管理水平低下l缺乏整体的交通发展战略城市交通发展趋势l交通政策的新取向限制小汽车，优先发展公共交通l加强交通管理，积极采用新技术l积极推进城市交通的可持续发展交通规划的定义根据国家区域城市社会与经济发展情况对交通运输设施未来一段时间的发展做出安排，其主要内容包括确定运输线网结构、港站地点位置、能力规模及建设序列。目的：确定目标下的解决手段l广义的规划：指确定目标与设计达到该目标的策略和行动的过程l交通规划的作用：为决策提供依据l对象：1城市交通：包括道路交通、轨道交通、公交、对外交通2道路交通：公路、高速公路交通规划的意义(1)是建立完善的交通体系的重要手段。(2)是解决道路交通问题

15、的根本措施。(3)是获得交通运输最佳效益的有效方法。(4)是实现城市交通科学化、现代化管理，充分发挥现有道路交通设施资源的重要环节。、交通规划的内容1.交通调查(Traffic Survey)2.交通与土地利用(Traffic and Land Use)3.交通需求预测(Traffic demand prediction)交通的发生与吸引(Trip Production, Generation)交通分布(Trip Distribution)交通方式分担(Modal Split)交通量分配(Traffic Assignment)4.交通评价(Traffic Valuation)5.非集计分析(D

16、isaggregate Model Analysis)6.交通需求快速预测模型7.智能交通系统(ITS)七、交通规划过程决策过程（战略性过程）政府 公共团体 居民团体规划执行过程（战术、运营过程）交通技术人员居民居民参与规划（环境问题城市交通规划的新思路l构建具有层次序列的道路网络l人车分离或人车共存，以人为本l不同交通方式的分担比例l公共交通系统的完善l城市轨道交通系统的开发l城市环境与城市交通的协调l交通管理规划l土地规划与交通规划的综合学术组织ISTTT(InternationalSymposiumonTransportationandTrafficTheory)3年1次59年第一次（底

17、特律）63年第二次（伦敦）65年第三次（纽约）68年第四次（德国,Karlsruhe）71年五次（伯克利）74年第六次（悉尼）77年第七次（京都）81年第八次（多伦多)84年第九次(戴福特,荷兰）87年第十次（波士顿）90年第十一次（横滨）93年第十二次（伯克利）WCTR-WorldConferenceonTransportResearch(每3年1次，地点不定)71年第一次（荷兰）80年第二次（伦敦）83年第三次（德国,汉堡）86年第四次（伯克利）89年第五次（横滨）92年第六次（里昂）95年第七次（悉尼)98年第八次(比利时）01年第九次（汉城）ICTTS-InternationalCon

18、ferenceonTransportandTrafficSymposium(每2年1次，地点不定)98年第一次（红果园）2000年第二次（中苑宾馆）02年第三次（桂林）定期学术期刊TrafficEngineeringandControl,England,London,1958年创刊TransportationScience,USA,Maryland,1967年TransportationResearchA-E,USA,NewYork,1967年TransportationRecord,USA,Washington,TransportationPlanningandTechnology,USA,

19、NewYork,1967年Transportation,Netherlands,1972年土木学会论文集，日本土木学会，交通工学，日本交通工学研究会，1968年高速道路与自动车，日本道路研究会，土木工程学报, 中国土木工程学会,1954年创刊；中国公路学报，中国公路学会（长安大学）,1988年；公路交通科技,交通部公路科学研究所；铁道学报，中国铁道学会。著名学术研究人员J.G.Wardrop,M.Beckman,G.F.Newell,R.Herman,BenAkiva,B.D.Greensheilds,C.F.Daganzo,Y.Sheffi,F.V.Webster,Lezuko,R.Alls

20、op,M.G.H.Bell,A.D.May,H.Mahmassani,C.F.Yager,T.Sasaki(佐佐木纲),M.Koshi（越正毅）,Y.Iida（饭田恭敬）,M.Iwasaki（岩崎征人）,Y.Makigami（卷上玺）,Y.Asakura（朝仓康夫）,R.Kitamura(北村隆一),T.Ota(太田胜敏),交通规划的层次和类型按交通规划研究的地区范围不同,可以分国家级的交通运输规划、区域性交通运输规划和城市交通规划。按交通规划考虑的时限来分,有远景或远期战略规划(2050年)、中长期规划(1020年)、近期建设规划(10年以下，主要是35年)等。交通规划的基本程序组织准备;制

21、订目标:1)使旅客和货物具有适当的可动性, 2)达到环境平衡;收集数据;分析预测;制订方案;评价和选择;连续规划：交通规划应该是一个动态过程。2-2 交通规划的调查工作社会经济系统、运输设施服务系统和交通活动系统是运输系统分析的三个基本要素。l交通规划的任务归根结底是要建立这三者之间的定性、定量关系,求得它们之间的协调与平衡发展。社会经济调查是根据交通规划的需要,对所研究区域区的社会经济状况作全面的了解,收集各方面的基础资料。其任务按性质可分为综合社会经济调查和对某一固定的道路及大型构造物的个别社会经济调查。综合社会经济调查的内容主要包括:行政区划、分区规划、隶属关系、管辖范围、影响区域等;人

22、口(总数、分布、构成、增长等);土地利用(土地特征、建筑构成、开发程度、客货发生等);国民经济发展(国民收入、工农业总产值、生产和基建投资等);产业(产业结构、布局、资源、运量等);客货运量(运输量、运输周转量、各种方式所占的比重等);资金来源(国家投资、银行贷款、社会集资等);社会价值(时间价值、劳动力价值、美学景观价值、人文历史价值等)。交通设施及服务能力调查交通设施和服务能力调查的目的是为了弄清区域内交通系统的供应状况,即系统的容量和服务水平。就道路交通而言,要收集下列一些基础数据:道路网总体状况统计数据(总长度、总面积、密度、面积率、各级道路比重、质量等),如表6-1；路段状况统计(长

23、度、面积、线形、等级,车道划分、分隔设施、路面质量,侧向、竖向净空等),如表6-2所示。公交线网设施状况统计(路线长度、经过区域、设站情况、车辆情况、服务人员等)。如表6-4所示。交通实况调查交通实况调查通常包括:起讫点调查、货物源流调查、公交运营调查、对外交通调查和路网交通流调查等内容。1）起讫点调查(1)概念：又称OD调查,是两个英文单词Orign(起点)和Destination(终点)的缩写。其目的是为了弄清所研究区域内人和货的交通特性,主要包括居民出行调查,流动人口出行调查等。(2)术语：起点、终点、出行（完成一个目的算一次出行）、境界线、期望线（连接各小区形心的直线）、核查线。(3)

24、OD调查方法家访调查。对居住在调查区内的居民,进行抽样家访,由调查员当面了解该户中包括学龄儿童在内所有成员一日的出行情况。发表调查。一般用于机动车出行调查。将调查表由公安交警发至驾驶员手中,逐项填写。路边询问调查。在主要道路或城市出入口上设调查站,让车辆停下,询问该车的出行情况。公交月票调查。对购月票的公交乘客发表调查,了解月票使用者的出行情况。2）货物源流调查各单位的货物运人、运出量。调查日各交通区之间及各交通区与外地之间的货物来往量。各单位历年有关基础数据。3）公交运营调查公交线路断面流量调查。调查日公交线路总的运行情况调查2-3交通规划预测工作概述交通预测的任务是根据对历史的和现状的社会

25、经济、交通供应及交通特征资料的分析研究推算规划年的交通需求。交通预测通常分四阶段进行:交通发生、交通分布、交通方式划分和交通分配。交通预测的方法和模型很多，这里只介绍预测建模的基本原理和一些最常用的方法或模型。 交通发生预测交通发生预测的目的是建立分区产生的交通量与分区土地利用、社会经济特征等变量间的定量关系，推算规划年各分区所产生的交通量。因为一次出行有两个端点，所以我们要区别分析一个区生成的交通和吸引的交通。交通发生预测通常有两种方法:回归分析法和聚类分析法,这里着重介绍回归分析法:Y =+X式中:Y因变量；X自变量；,回归系 交通分布预测交通分布预测的目的是根据现状OD分布量及各区因经济

26、增长、土地开发而形成交通量的增长,来推算各区之间将来的交通分布。预测方法已有很多,大体上分为两类：一类是应用现状OD表来推算将来的OD表,这叫“增长率”法,常见的有均衡增长率法、平均增长法、福雷特法等数种。另一类是从现在的OD表选出一个重力模型,把这个重力模型作为推将来OD表的基础,这叫“重力模型”法。另外还有线性回归法、介入机会法等多种方法。交通方式划分预测交通规划方式划分就是把总的交通量分配给各种交通方式。建立交通方式划分模型的依据观测到的交通方式划分、居民出行特征和各种交通方式的运营特性。交通方式：1.城际间：铁路、公路、航空、水运、管道；2.城市范围：轨道（地铁、轻轨、独轨等）、水运、

27、道路（行人、非机动车、摩托车、出租、公共电汽车、客车、货车）。交通方式划分的因素：出行特性a出行目的上班、上学出行：汽车利用率低、公共交通利用率高。业务出行：因需要在多客户处停留，装卸货物等，所以汽车利用率高、公共交通利用率低。自由出行：汽车(出租)利用率高。交通服务水平行驶时间、费用、等待时间、运到期限、舒适性、安全性、可靠性。行驶时间的可靠性个人属性职业、年龄、性别、收入、驾照持有与否、汽车保有与否。业务员、推销员汽车使用率高，2040岁汽车利用率高，其它年龄段公共汽车利用率高，男性比女性汽车利用率高，收入高汽车利用率高。家庭属性单身、夫妻、有否小孩、是否与老人同居。老人、小孩上医院机会多

28、汽车利用机会增地区特性人口规模、交通设施水平、地形、气候等。城市规模大交通设施水平高公共汽车利用率高山川、河流多汽车、公共汽车利用率高雨天、雪天公共交通方式利用率高停车设施舒适性和便利性。区内人口密度密度高公共交通利用率高。交通分配预测分配交通量的直接目的是推求具有起讫点的交通,在网状图上究竟沿哪些线路运行,根据已知图上一定区间的交通量来鉴定网状图是否妥当。交通分配方法常用全有全无分配法（也称最短路径法），容量限制分配法，多路概率分配法等数种。1.全有全无法（all or nothing method）它是将OD交通需求沿最短经路一次分配到路网上去的方法，也被称为交通需求分配。顾名思义，全有（

29、all）指将OD交通需求一次性地全部分配到最短径路上。全无（nothing）指对最短径路以外的径路不分配交通需求量。2-4交通规划与路网规划6-4-1 制订路网规划方案的目的和原则l要有明确的目标和必要的前提；l要有全局观点和发展眼光；l要有工程经济观点；l要有群众观点。2-4-3 路网规划的基本内容地区公路网规划的基本内容有：(1)客、货运资料的搜集与分析;(2)未来交通量的推算预测;(3)公路与土地利用的经济分析;(4)调查沿路土地利用的运量变化分析;(5)现有公路的调查分析；(6)拟建主要交叉口(平面和立体交叉口)类型选择与分析;(7)出入车道控制及交通用地分析；(8)路线服务设施的发展

30、规划;(9)公路与铁路交叉口分析;10)高速公路规划;(11)公路的环境影响评估等2-5交通规划的评估与效益分析2-5-1 交通规划方案的一般要求l充分性规划方案必须在适当的原则下能为将来的客货运输需求提供充分的设施和服务。l与总体规划的一致性交通规划要与区域和城市发展的总体规划要适应和协调。l与环境的一致性交通规划方案必须与环境发展的目标相一致。l可接受性规划方案l财政可行性方案2-5-3 交通规划方案的技术经济指标1)相对规模指标,这类指标是将交通网络设施的长度,面积等与地区经济、用地、人口等相对比较,用可比的指标进行评估分析,如路网密度、道路面积率、人均道路面积等等。2)等级结构指标,是

31、指交通网络系统中不同等级(标准)的交通设施的相对比重,如公剧网中高速公路、一级、二级、三级、四级公路所占的相对比重,城市道路网中,快速路、主干道次干道、支路所占的相对比重,公交系统中,轨道交通、公共汽车、小公共汽车、出租车线路、车数相对比重等。3)布局形态指标,主要包括公交线网的非直线系数,公路网中位点的吻合度,道路网的连接度等指标。4)投资费用指标,主要是指不同规划方案的投资费用大小,又可细分为工程直接费用,征用拆迁费用等。2-5-4 交通规划方案的服务性及社会环境影响交通系统的服务性能指标包括:交通设施的饱和度,人、货、车的运送速度,公交系统的准点率、候车时间、换乘次数和换乘时间、车内乘客

32、人均享用的空间,乘车舒适度,交叉口的延误，交通系统的安全性等。社会环境影响包括，对历史文化遗产破坏、自然人文景观的损害、大气污染、噪声污染、社区分隔、生态环境恶化等等。第三节航空运输系统规划一、机场规划与机场布局对候选机场地址评估主要考虑因素：可利用空域；在机场附近的空域内是否有障碍物，即所谓的净空要求；对周围环境的发展的影响；机场的物理特征，如地形、地基、气候等；接近航空业务需求点，例如接近城市中心；现有出入机场的地面交通系统；土地价格。二、航线、航班的规划（一）、航线、航路、航段的概念1、航线是由飞行的起点、经由点、航路、终点、等要素组成。航线通常与航路(air way)的具体空间位置有关

33、。2、航路(air way)是国与国之间、跨省市的航空运输飞行路线，其宽度为20公里。它的沿途应有良好的备降机场，良好的导航设备和监视雷达用以保证飞机准确地在航路内的飞行。3、航段(leg) 是飞机从起飞到下一次着陆之间的飞行。五）、航线网络及其形式1、航线网络航空网络是航路和机场所构成的物理结构。从图论的角度来看，航空网络本身只是一个无向图，航路仅仅是一个连接机场作用的空间通道。在航路上规定了飞机的飞行方向、飞行间距（前后、上下、左右）以及空域管制政策，便构成了航空交通网络。航空公司根据自身的经营战略、运力、市场占有份额选择运营的航线构成了航空公司的航线网络。三、航空公司机队规划机队规划的优

34、劣将对航空公司的发展和经济效益产生深远的影响。机队规模过大，飞机利用率降低，势必造成航空公司运营成本庞大、巨额资本浪费，最终导致经济效益的下降；经济规模过小，损失航空公司潜在收入，而且使航空公司丧失扩大竞争力的机会，不利于航空公司的长期发展。第三节 支线航空运输规划一、发展支线航空运输的美好前景1.从全球航空运输业的发展来看，支线运输已成为航空运输业的重要组成部分。2.国内的山航，厦航和新疆航空公司发展示范作用3.我国政府和民航总局已经高度重视支线航空运输二、发展支线航空运输的制约因素1.来自快速化的地面交通激烈竞争2.机场的影响3.机型的影响4.市场资源的影响5.市场管理的影三、东部支线的市

35、场优势及潜力1.从机场分布方面2.经济方面3.旅游资源方面4.航线结构方面5.空管方面6.航空安全保障方面三、东部支线的市场优势及潜力1.从机场分布方面2.经济方面3.旅游资源方面4.航线结构方面5.空管方面6.航空安全保障方面第三章 智能交通（运输）系统前言- 现代交通运输系统1. 体系结构交通基础设施技术及装备体系载运工具技术及装备体系交通流管理控制与服务技术及装备体系2. 目的实现安全、便捷、有序、可控的交通流我国交通运输系统面临的主要问题1. 效能和服务水平低2. 安全水平和保障能力低3. 综合交通运输体系尚未形成智能交通ITS以交通运输目的导向的信息技术为手段, 提升和一体化交通基础

36、设施、载运工具和管理与控制资源，通过充分发挥资源潜力和协同效应，为交通运输相关者提供高安全、高效率和高品质的交通运输服务的新型交通运输系统。ITS的重新认识- ITS的作用1 通过交通运输导向的信息技术改造传统基础设施的重要途径2 提升和发挥交通运输相关资源效能和潜力的有效手段3 综合运输体系形成和协同效应发挥的重要前提和必要手段4 交通运输系统社会服务能力发挥和品质提升的支撑和途径5 全面提高交通运输安全水平和安全保障能力的重要技术手段6 交通运输系统体系、管理和服务创新的技术基础7 支撑我国社会和经济发展的交通运输体系的“大脑”和“神经系统”8 交通运输相关高新技术产业形成和发展的“孵化器

37、”和“发动机”ITS的重大理论问题 为什么“智能”一、系统行为的智能化特征系统的适应性通过学习进行局部优化的可能性协商/妥协机制的实现通过协商/妥协机制达到全局优化数据挖掘/知识的二、系统结构的开放性集成的可行性接入的可行性可扩展性渐近集成策略的可实现性系统的逻辑可重构性数据和信息的可共享性ITS关键技术1）大规模智能交通系统综合集成、接入和管理技术2）城市道路交通仿真评估和交通网络诱导技术3）重大事件条件下交通协调管理技术4）复杂交通流道路状态监测、预报和紧急事件管理技术5）高速公路联网不停车收费系统成套关键技术6）大范围高密度异构公共服务整合、优化定制和协同技术7）大范围高密度条件下的客户

38、服务仿真与引导技术8）航空运行及突发事件监视、预警与波及分析技术9）海上突发事件快速检测、预警和远程搜救资源调度技术10）一体化运输任务规划、推演、效能评估和资源调度技术11）军事运输资源的定位、可视化跟踪和投送能力保障技术1.1 基本概念 称谓不一 美国早期：智能车辆道路系统（Intelligent Vehicle-Highway Systems, IVHS） 欧洲早期：道路交通信息化（Road Transport Informatics, RTI） 日本早期：路-车通信系统（Road/Automobile Communication System, RACS） (日)井口雅一(1990),

39、越正毅(1994)；智能交通系统（Intelligent Transportation Systems, ITS） 大陆翻译：智能运输系统,智能交通系统 港台翻译：智慧型运输系统定义繁多 美国：ITS是由一些技术组成的，这些技术包括信息处理、通信、控制和电子技术。交通事故、拥挤使我们为生活、为损失的生产率和浪费的能源付出了昂贵的代价。ITS可以通过新技术和综合运输系统的结合实现和货物更安全、更高效的位移。 欧洲：ITS是信息技术在运输上的应用，能够减少城市道路和城际间干道的交通拥挤，增加运输安全性，给旅行者提供信息和改善可达性、舒适性，提高货运效率，促进经济增长和提供新的服务。 日本：ITS

40、是运用最先进的信息、通信和控制技术，即运用“信息化”、“智能化”解决道路交通中的事故、堵塞、环境破坏等各种问题的系统，是人与道路及车辆之间接收和发送信息的系统 ITS 不仅限于道路交通的智能化，同时谋求与铁路、航空、船舶等不同种类的交通部门的合作发展，ITS 是会使社会发生巨变的国家级项目，具有创造出新产业和市场的巨大可能性。我们的定义： “智能交通系统”（Intelligent TransportationSystems，ITS）是运用现代的信息、通信等技术所组成的用户、车辆和道路的综合体系。ITS的作用3S1R Save lives 提高车辆和道路的安全性 Save time 缩短运输各阶

41、段所花费的时间 Save money 提高交通效率而降低运输成本 Reduce pollution 减少燃料消耗和有害物质排放发展背景 背景一：交通问题日益严峻，需要寻求新的解决途径。背景二：经济竞争日益激烈，需要寻求新的经济增长点。背景三：冷战结束，促进军用高新技术民用化。发展历史 中国 2000年2月29日，科技部会同国家计委、经贸委、公安部、交通部、铁道部、建设部、信息产业部等部委相关部门，成立了发展中国ITS的政府协调领导机构全国智能运输系统（ITS）协调指导小组及办公室并成立了ITS专家咨询委员会。“十五”期间，科技部在“十五”国家科技攻关重大专项中设立了“智能交通系统关键技术开发和

42、示范工程”项目，该项目以中心城市和高速公路相关应用项目为核心，在城市智能化交通管理、公共交通系统、交通信息服务、跨省市高速公路联网收费、高速公路智能化管理以及智能交通系统的产业化和基础性工作等方面开展科技攻关和应用示范。目前已确定北京、上海等10个城市为ITS示范城市。中国的ITS在向发达国家的学习、跟踪和引进中发展，中国ITS 的市场和产品与发达国家系统既有类似的一面又有自己的特点： 1、ITS的开发应用与基础设施建设同步发展； 2、市场容量巨大； 3、交通管理与收费系统是近期热点。第二节 ITS的关键技术2.1车辆定位与导航技术o 基于卫星的定位技术（GNSS）n GPS、GLONASS、

43、GALILEO、北斗n 增强技术（DGPS、LAAS、WAAS、EGNOS）o 基于无线电的定位技术o 惯性导航（INS, Inertial Navigation System）、航位推算（DR, Dead Reckoning）o 地图匹配技术（MM, Map-Matching）o o LBS(Location Based Service)o AVL(Automatic Vechicle Location)ITS中定位的概念n 在ITS系统中，定位系统用于测量汽车、卡车、公共汽车和列车等的位置n 定位系统的例子有：无线电远距离导航系统Loran, Omega, GPS, 雷达, 声纳, 陆地车

44、辆跟踪系统和航位推测系统(DR)GIS-T技术交通地理信息系统（Geographic Information System for Transportation）简称GIS-T，是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的计算机软、硬件系统。是GIS技术在交通领域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。相对于一般GIS系统，GIS-T更加突出交通地理信息，更加融合交通辅助控制。它既集中体现了以交通地理信息为基础的地理信息系统的基本功能，也集中体现了以交通监控为基础的交通控制管理系统的基本功能、GIS-T的主要应用（续）o 电子地图o 公路网规划o 道路设计和养护o 运输企

45、业运营管理o 为智能交通系统ITS）提供数字化平台数据融合(Data Fusion)概念：又叫信息融合(Information Fusion)，是根据各种数据资源进行检测、关联、估计信息与数据的多层次、多界面的信息处理，以获得关于状态和属性的精确估计，将不同传感器的测量值组成的测量子空间按照一定的法则向融合信息空间投影。基本原理：通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多个传感器在空间和时间上的冗余或互补信息依据某种准则来进行组合，以获得被测对象的一致性解释或描述。第三节ITS系统体系结构和研究领域o ITS的系统体系结构（S/A）o ITS的研究领域o ITS的国际发展情况、S/A概

46、述(System Architecture)o ITS的体系结构S/A可定义为系统所包含的子系统及其用户所需的功能，各个子系统所应具备的功能，以及各个子系统之间的相互关系和集成方式。ITS的体系结构是智能交通系统结构标准的指导性框架，人们可以利用指定的标准来设计、研制和管理现有的智能交通系统。同时根据ITS的实际需求提出新的用户功能，促进ITS体系结构的完善。o S/A既不属于硬件范畴，也不属于软件范畴，从系统工程的角度来看，可将其作为系统设计的一个工具来考虑。其实体可用图、表、流程图或文字来表现。美国ITS的S/Ao 用户服务和用户服务需求（User Services and User Se

47、rvice Requirements）7大类30种服务，如表所示。o 逻辑结构（Logical Architecture）：如图功能性(Functionality)和构成要素(What)o 物理结构（Physical Architecture）：如图划分(Partitioning)配置和方法(Where & How)运输层、通信层和制度层o 设备包（Equipment Packages）o 市场包（Market Packages）5、中国ITS体系结构o 开发初步完成（19972003？），完善中o 中国ITS用户可分为7大类：n 基础设施建设与管理部门n 货运部门n 客运部门n 公共安全负责

48、部门n 产品/服务提供部门n 普通消费者n 相关团体o 将众多的服务功能归纳为中国ITS的5个子系统：（逻辑功能）n 交通监控与管理n 信息服务n 安全保障n 电子收费n 运输管理美国ITS的研究(ITS America)n 先进的交通管理系统ATMS (Advanced Traffic Management Systems)n 先进的交通信息系统ATIS (Advanced Traveler Information Systems)n 先进的车辆控制系统AVCS (Advanced Vehicle Control Systems)n 商用车辆运营系统CVO (Commercial Vehic

49、le Operations)n 先进的公共交通系统APTS (Advanced Public Transportation Systems)n 先进的郊区交通系统ARTS (Advanced Rural Transportation Systems)先进的交通管理系统ATMSn 通过旅行时间的测定、突发事件检测等实时处理来把握交通状况，进行先进的交通管理。n 先进的交通信号控制、自动收费等属这一分类。o 先进交通信息系统ATISn 这种系统是向各个车辆提供道路、交通状况信息的系统，即装有导航装置的车辆，根据信息能享受动态的行车路线引导服务。o 先进的车辆控制系统AVCSn 该系统是帮助驾驶员驾

50、车的系统，防止碰撞系统是它的核心，也包括自动驾驶。商用车辆运营管理系统CVOn 它主要是提高载货车运行效率的系统，主要功能包括掌握现在位置、货物信息的传递管理以及车辆重量的自动测定等。o 先进的公共交通系统APTSn 它是设想将公共汽车、火车、HOV等公共交通工具相互联系起来，以提高整个运输体系的效率。o 先进的郊区交通系统ARTSn 它具有都市外（郊区）的突发事件（事故等）检测、肇事车辆位置检测、SOS系统等功能。智能交通物联网1.物联网与智能交通2.智能交通物联网行业标准3.智能交通物联网商业模式4.物联网平台将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术及计算机软件处理技术等有效的集成

51、运用整个陆路、海上、航空、管道交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的高效、便捷、安全、环保、舒适、实时、准确的综合交通运输管理系统，是一个系统工程商业模式物联网对通信网络的影响无所不在的网络：便于给各种物联网终端提供随时随地的通信能力大量终端标识：IPV6的地址空间，以满足物联网大量终端对IP地址增长高可靠性：具有良好QoS保障的网络才能满足实时性、低时延的物联网感知网络：把管理范围扩张到物联网节点，形成统一的管理减低运维成本海量存储与计算：借住云计算理念，提升数据存储和计算能力网络安全：端到端的网络安全和信息安全运营商必然参与，水到渠成第四章 物流工程第一节 我国物流发展现状及

52、趋势一、物流：企业的第三利润源泉1、物流概念的产生发展（1）销售过程中的物流(Physical Distribution)（2）现代物流(Logistics）生产过程和流通过程中的物流物流概念流入我国的途径（1）在80年代初随“市场营销”理论从欧美引入（2）从日本引入2、物流的概念及特点（1）物流的概念几经演变美国供应链管理专业协会(原美国物流管理协会)最新定义：“物流是供应链运作中，以满足客户要求为目的，对货物、服务和相关信息在产出地和销售地之间实现高效率和低成本的正向和反向的流动和储存所进行的计划、执行和控制的过程。”物流术语的定义：物品从供应地向接收地的实体流动过程。根据实际需要，将运输

53、、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。（2）特点（与传统物流相比）物流的外延及内涵得到扩展；物流强调诸活动的系统化，从而体现物流整体活动的最优化；物流是个现代的概念；物流是一种双向的物质流通过程；物流是一种新兴产业。现代信息技术在物流中得到更为广泛的应用3、物流的三个基本要素（1）流体：指物流中的“物”。（2）载体：指物流借以流动的设施和设备（3）流向：指流体从起点到止点的流动方向二、国内外现代物流发展的现状和趋势（一）国内外物流发展现状我国物流发展存在的主要问题：（1）有效物流市场需求不足；（2）物流服务水平与质量不高；（3）缺乏相关的市场机制和政策法规；

54、（4）部门分割严重，缺乏统筹规划；（5）各地区、各企业的发展极不平衡；（6）国内缺乏现代化的大型物流企业；（7）物流人才的匮乏。（二）现代物流的主要发展趋势（1）物流的标准化；（2）物流的信息化；（3）物流的网络化；（4）物流的一体化；（5）物流的柔性化；（6）物流的绿色化。第二节物流的功能及分类一、物流与流通（一）、物流与流通的关系流通所要解决的两个问题：一是所有权的转移，既商流；二是商品实体的转移，即物流。物流与商流的结合构成流通。（二）、商流与物流的关系1、商流与物流的统一（1）、商流是物流的前提（2）、物流是商流的保证2、商流与物流的分离（1）、商物分离的特点a.保管：取消总公司仓库和

55、营业仓库分散保管方式；b.输送：由三段运输改为两段运输；c.配送：由分别送货改为回路配送。(2)、商物分离的优点：a.回路配送，提高了运输设备利用率，降低了运输费用，对用户服务质量也可改善。b.使各部门的职能单纯化，可以提高工作效率。c.可以缓和市内交通拥挤现象。d.物流作业集中，便于采用机械化、自动化，提高效率，降低物流成本。二、物流的基本功能（物流活动的构成）（1）物流主体功能运输transportation用专用运输设备将物品从一地点向另一地点运送。其中包括集货、分配、搬运、中转、装入、卸下、分散等一系列操作。储存：是指保护、管理、贮存物品配送（Distribution）：在经济合理区域

56、范围内，根据用户要求，对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动。（2）物流的辅助功能包装packaging:为在流通过程中保护产品、方便储运、促进销售，按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物等的总体名称。也指为了达到上述目的而采用容器、材料和辅助物的过程中施加一定技术方法等的操作活动。装卸搬运：装卸(loading and unloading)指物品在指定地点以人力或机械实施垂直位移的作业。搬运(handling carrying)指在同一场所内，对物品进行水平移动为主的作业。流通加工distributionprocessing:物品在从生产地到使用地的过程

57、中，根据需要施加包装、分割、计量、分拣、刷标志、拴标签、组装等作业的总称。信息处理:三、物流形式及其分类（一）按物流活动的空间范围的物流分类1、企业物流enterpriselogistics 生产和流通企业在经营活动中所发生的物流活动。2. 城市物流在一定的城市行政规划条件下，为满足城市经济发展要求和城市发展特点而组织的城市范围内的物流活动3. 区域物流在一定区域范围内的物流活动4、国内物流国内物流是指在一国范围内由国家统一计划、组织或指导下的物流5、国际物流international logistics 跨越不同国家或地区之间的物流活动（二）、企业中按照物流作用不同的分类（1）供应物流sup

58、plylogistics提供原材料、零部件或其他物料时所发生的物流活动。（2）销售物流distributionlogistics企业在出售商品过程中所发生的物流活动。（3）生产物流productionlogistics企业生产过程发生的涉及原材料、在制品、半成品、产成品等所进行的物流活动。（4）回收物流。物流术语解释：不合格物品的返修、退货以及周转使用的包装容器从需方返回到供方所形成的物品实体流动。（5）废弃物物流wastemateriallogistics将经济活动或人民生活中失去原有使用价值的物品，根据实际需要进行收集、分类、加工、包装、搬运、储存等，并分送到专门处理场所的物流活动。（三）

59、根据物流运作的主体不同的物流分类1、自营物流它是企业利用自有的物流设施和人员进行的物流模式。2、第三方物流（3PL，Third Party Logistics ）概念：由供方与需方以外的物流企业提供物流服务的业务模式。(GB-2001)独立于供需双方为客户提供专项或全面的物流系统设计或系统运营的物流服务模式。(GB-2006)3、第四方物流定义：是一个供应链集成商，他调集和管理组织自己的以及具有互补性的服务提供商的资源、能力和技术，以提供一个综合的供应链解决方案（四）按照物流组织的特征的物流分类1、虚拟物流虚拟物流是以计算机网络技术进行物流运作与管理，实现企业间物流资源共享和优化配置的模式2、

60、定制物流customizedlogistics根据用户的特定要求而为其专门设计的物流服务模式。3、精益物流leanlogistics消除物流过程中的无效和不增值作业，用尽量少的投入满足客户需求，实现客户的最大价值，并获得高效率、高效益的物流。精益物流的目标可概括为：企业在提供满意的顾客服务水平的同时，把浪费降到最低程度4、绿色物流绿色物流是在物流过程中抑制物流对环境造成危害的同时，实现对物流环境的净化，使物流资源得到最充分的利用四、现代物流管理理念（1）物流是市场的延伸理念（2）物流服务理念物流服务(logisticsservice ):为满足客户需求所实施的一系列物流活动产生的结果。(GB-2006)（3）物流价值与利润理念（4）物流系统化理念（5）物流一体化理念一体化物流服务(integratedlogisticsservice )根据客户需求对物流项目进行全过程、多功能的服务。(GB-2006)（6）联盟与合作理念（6）联盟与合作理念物流联盟logisticsalliance两个或两个以上的经济组织为实现特定的物流目标而采取的长期联合与合作。在建立战略联盟