交通运输系统工程课件-第1章-系统与运输系统.pptx

1、 第一章系统与运输系统系统的概念1.1交通运输系统1.21.系统与运输系统系统1.1.1系统特性1.1.2系统思想 1.1.3系统理论 1.1.41.1 系统的概念系统分类 1.1.51.1.1 系统系统的定义：系统是由相互联系、相互作用的诸要素组成的具有一定功能的有机整体。系统是由两个以上的要素(elements)组成的整体(whole)系统的要素之间、要素与整体之间、以及整体与环境(environment)之间存在着一定的有机联系系统要素之间的联系(relationships)与作用必产生一定的功能(function)1.1.1 系统系统与要素是相互伴随而产生的，相互作用而变化的。系统通过

2、整体作用支配和控制要素要素通过相互作用决定系统的特性和功能系统与要素的概念是相对的一、系统的整体性系统的各要素之间存在一定的组合方式，各要素之间是相互统一和协调的系统整体的功能不是各组成要素功能的简单迭加，而是呈现出各组成要素所没有的新的功能一个优化的系统，其整体功能大于各组成要素功能的总和。即：1.1.2 系统的特性式中：F是系统的整体功能 Fi是系统第i个要素的功能(i=1,2,3,n)二、系统的相关性相关性说明了系统的各要素之间具有以下的关系：各要素是相互联系、相互作用、相互依存、又相互制约的各要素之间有着一定的组合关系、联系方式了解了系统中各要素之间的相关性后，就要努力建立起系统各要素

3、之间的合理关系，以消除相互间的盲目联系和无效行动1.1.2 系统的特性三、系统的目的性任何一个系统都有它的目的运输系统的目的，就是为国民经济的发展提供运输服务。运输系统中各运输子系统的目的，就是为运输大系统的总目的服务。了解了系统的目的性特征，就可以帮助明确系统的功能，从而进一步确定系统的结构1.1.2 系统的特性四、系统的适应性所谓适应性，就是指系统随环境的改变而改变其结构和功能的能力如果一个系统能够根据环境的变化，不断地改变自身的结构和功能，以适应环境的变化，这个系统就有很好的环境适应性，就是一个理想的系统。否则，就是一个没有生命力的系统，就不能很好地完成系统的目的了解了系统的适应性特征后

4、，就可以有助于确定系统存在的条件，想方设法创造有利条件，保证系统的生存和可持续发展1.1.2 系统的特性1.1.2 系统的特性一、古代朴素的系统思想在古代，当人们有了生产活动以后，客观世界的系统特性就逐渐地反映到了人的认识中来了，自发地产生了一些朴素的系统思想在哲学上，这种朴素的系统思想表现在把自然界当作一个统一的整体在实践上，这种朴素的系统思想表现在从事物之间相互联系的角度去观察和改造世界1.1.3 系统的思想二、系统思想的成熟与发展系统思想的发展可分为两个过程：第一个是唯心的系统思想；第二个是马克思主义唯物的系统思想在世界哲学史上，第一个全面地、有意识地叙述了辩证法的一般运动形式的是德国唯

5、心主义哲学家黑格尔马克思和恩格斯对前人的哲学思想，特别是对黑格尔的辩证法进行了扬弃，汲取了其“合理内核”，从而创立了唯物辩证法，开拓了系统思想的新时期1.1.3 系统的思想系统理论包括通常所说的在20世纪40年代形成的“老三论”：一般系统论、控制论和信息论，以及20世纪70年代形成的“新三论”：耗散结构理论、协同论和突变论。系统理论从不同的侧面揭示了客观物质世界的本质联系，为现代科学技术的发展开辟了广阔的新领域。同时，系统理论作为崭新的科学方法论，显示了对复杂事物研究的有效性，为现代科学技术的发展乃至整个人类思维科学的发展提供了新概念、新思路、新方法1.1.4 系统理论一般系统论（Genera

6、l System Theory）：贝塔朗菲创立的一般系统论，从理论生物学的角度总结了人类的系统思想，运用类比和同构的方法，建立了开放系统的一般系统理论 系统观点：即一切有机体都是一个整体(系统)，这个整体是由部分结合而成的，其特性和功能不只是各部分特性和功能的简单相加。动态观点：即一切有机体本身都处于积极的运动状态，并与环境不断地进行物质、能量的交换，以使有机体能够有组织地处于活动状态，并保持其有活力的生命运动。等级观点：即各种有机体都按严格的等级组织起来，并通过各层次逐级的组合，形成越来越高级、越来越庞大的系统。最佳观点：即最优化，这是系统论的出发点和最终目的。人们对系统进行研究和改造的最终

7、目的，是为了使系统发挥最优的功能。1.1.4 系统理论控制论（Control Theory）：控制论是研究系统的调节与控制的一般规律的科学。控制论的主要内容为：最优控制理论自适应、自学习和自组织系统理论模糊理论大系统理论1.1.4 系统理论信息论（Information Theory）：信息论是运用概率论和数理统计的方法，研究信息传输和信息处理系统的一般规律的学科。信息论的主要贡献是：在通信的定义下把信息定义为“用来消除信息接收者某种认识上的不定性的东西”，并导出了概率性语法信息的度量公式概率熵和互信息公式 建立了一些重要的性能界；信源的最大可能信息量，为了满足一定失真度的要求必须传递的最小信

8、息量，信道上的最大可能通过能力等建立了一组重要的编码定理，从理论上指明了为达到上述性能界限应当遵循的信息处理的方法和原则1.1.4 系统理论耗散结构理论（Dissipative System Theory）：耗散结构理论是20世纪70年代由比利时物理学家普利高津（I.Prigogine,19172003）提出来的。在耗散结构理论中，普利高津着重阐述了以下几个观点：开放系统是产生耗散结构的必要前提，同时也是耗散结构得以维持和存在的基础非平衡态是系统的有序之源系统内部各个要素之间的非线性作用是系统产生耗散结构的内部动力学机制系统的涨落导致系统走向有序1.1.4 系统理论协同理论（Synergeti

9、cs）：协同理论是在20世纪70年代产生的，由联邦德国的物理学家哈肯(Harmann Haken,1927)提出来的。在协同学理论中，哈肯提出了以下几个观点：协同导致有序自组织理论1.1.4 系统理论突变论（Catastrophe Theory）：突变论主要研究的是“系统对外界条件的光滑变化所做出的突变反应”，或连续性条件下结果的不连续性，“尤其是突变点的分类与突变点附近的系统形态的特征”。突变论为现实世界中系统的形态发生和系统的自组织演化路径提供了数学工具突变论还是一门具有系统理论特征的数学学科1.1.4 系统理论自然系统和人造系统（natural system&manual system）

10、实体系统和概念系统（physical system&conceptual system）封闭系统和开放系统（closed system&open system）静态系统和动态系统（static system&dynamical system）1.1.5 系统分类交通运输系统的演化1.2.1交通运输系统构成要素1.2.2交通运输各子系统的特点1.2.3交通运输系统的性质及地位与作用1.2.41.2 交通运输系统原始运输阶段水路运输阶段水路、铁路运输阶段公路、航空和管道运输阶段综合运输发展趋势1.2.1 交通运输系统的演化交通运输系统是由公路运输系统、铁路运输系统、水路运输系统、航空运输系统、管道

11、运输系统构成的一个复杂大系统。1.2.2 交通运输系统构成要素载运工具通路场站动力控制及通信人员及经营管理1.2.2 交通运输系统构成要素1.2.2 交通运输系统构成要素：载运工具 1.2.2 交通运输系统构成要素：通路 1.2.2 交通运输系统构成要素：场站 1.2.2 交通运输系统构成要素-动力 1.2.2 交通运输系统构成要素：控制及通信 1.2.2 交通运输系统构成要素：人员及经营管理 公路运输系统公路运输机动灵活、适应性强，深入性和方便性好，能满足多方面、多种运输的需求。可以实现门到门直达运输，避免中转环节，减少货损货差在中、短途运输中，运送速度较快。据统计，运距在200公里以下时，

12、公路运输的货运速度比铁路快46倍公路运输的原始投资少，资金周转快，回收期短，利润大与火车司机或飞机驾驶员培训相比，汽车驾驶技术比较容易掌握，对驾驶员各方面的素质要求相对也比较低，掌握车辆驾驶技术较容易公路运输还可以为其它运输方式提供集散或接运服务1.2.3 交通运输各子系统的特点铁路运输系统铁路运输能提供较大的线路输送能力和通过能力铁路能以较快的直达速度运输货物铁路运输能提供全天候、多方向的运输服务铁路运输还具有耗能省的特点1.2.3 交通运输各子系统的特点水路运输系统水运船舶载运量大，劳动生产率高。航道通过能力高，技术上的发展潜力大运输成本低水运投资省、见效快占用土地少运输货种几乎不受限制，

13、特别适宜运长大件1.2.3 交通运输各子系统的特点航空运输系统航空运输速度快，机动性大建设周期短，投资少，回收快占用土地少舒适、安全节约包装、保险、利息等费用1.2.3 交通运输各子系统的特点管道运输系统管道运输运量大占用土地少受各种恶劣气候条件的影响小，便于长期稳定运输，运输的连续性好劳动生产率高，整体性强，可以在调度指挥系统中心实现远程控制，自动化程度高，便于管理耗能低、运费低沿程无噪声，漏失污染少，安全性好建设周期短，费用低1.2.3 交通运输各子系统的特点交通运输系统的性质交通运输系统对于国民经济系统具有基础性交通运输系统对于空间、地域与时间具有较强的依附性，即具有不可挪动性交通运输系统对社会和经济系统的贡献具有间接性和隐蔽性交通运输系统内部各种运输方式在一定程度上具有可替代性1.2.4 交通运输系统的性质及地位与作用交通运输系统的地位与作用交通运输系统是国民经济发展的先决条件交通运输是实现流通的物质手段交通运输是开发资源、联系城乡、发展横向联合、实现生产力合理布局的纽带交通运输业是国民经济的重要生产部门，又是工业生产的巨大市场交通运输是实行对外开放、发展对外贸易的必备条件交通运输对社会精神文明建设起着积极的促进作用1.2.4 交通运输系统的性质及地位与作用 谢谢观看！