【正文】 運(yùn)輸規(guī)劃與優(yōu)化第八章2023/3/2 星期二1課前復(fù)習(xí)：2023/3/2 星期二2述配送成本的類別。送成本與配送服務(wù)之間的關(guān)系。服務(wù)與成本合理化的策略有哪些？2023/3/2 星期二31 運(yùn) 輸規(guī) 劃的理 論 與模型2 綜 合運(yùn) 輸規(guī) 劃方法3 貨 物運(yùn) 輸 需求的 預(yù)測 方法4 物流運(yùn) 輸優(yōu) 化方法2023/3/2 星期二4u 引導(dǎo)案例 長江三角洲地區(qū)是我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。隨著改革開放的不斷深入，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，原有的交通運(yùn)輸系統(tǒng)暴露出許多問題 :?交通路線少；?各種運(yùn)輸方式的能力嚴(yán)重不足；?原有的運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重老化等。2023/3/2 星期二5為此，國家計委和世界銀行共同對長江三角洲地區(qū)的綜合運(yùn)輸進(jìn)行規(guī)劃研究。這是我國與世界銀行合作的軟課題中研究范圍最廣、投入資金最多的項(xiàng)目之一。在這個規(guī)劃研究中，采用了先進(jìn)的運(yùn)輸規(guī)劃和優(yōu)化理論，從 400多個建設(shè)項(xiàng)目中，篩選出 92個項(xiàng)目，并計劃在 10年內(nèi)投入 880億元，用于相關(guān)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。2023/3/2 星期二6在 20世紀(jì) 60年代以前，運(yùn)輸規(guī)劃通常以城市的機(jī)動車自然力調(diào)查（也稱為起訖點(diǎn)調(diào)查）為基礎(chǔ)，預(yù)測未來的機(jī)動車交通需求，進(jìn)行道路規(guī)劃；以定期月票利用者的站點(diǎn)間自然力調(diào)查等為基礎(chǔ)預(yù)測將來的利用者數(shù)，進(jìn)行軌道交通規(guī)劃。 20世紀(jì) 60年代，在考慮未來的城市交通時，個體運(yùn)輸工具和大運(yùn)量的運(yùn)輸工具之間的平衡，成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。人們逐漸認(rèn)識到，解決大城市交通阻塞，僅僅通過對斷面交通量采用某些局部數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)輸分析、道路規(guī)劃是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須以路線及道路網(wǎng)為對象進(jìn)行全面分析。第一節(jié) 運(yùn)輸規(guī)劃理論與模型1 運(yùn)輸規(guī)劃的歷史2023/3/2 星期二7 以定量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行城市綜合交通運(yùn)輸規(guī)劃起源于美國，并且在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。 1953年，美國大都市圈底特律首先開始進(jìn)行交通調(diào)查。隨之，則是稱為 “芝加哥范圍運(yùn)輸學(xué)習(xí) ”的芝加哥都市圈交通規(guī)劃則對道路規(guī)劃在內(nèi)的四階段交通需求預(yù)測法，開了城市綜合運(yùn)輸規(guī)劃的先河。 1962年，美國制定的補(bǔ)充聯(lián)邦道路法，進(jìn)一步推動了 “運(yùn)輸計劃 ”在全美國的實(shí)施范圍。在其他發(fā)達(dá)國家，如英國和日本，運(yùn)輸規(guī)劃的理論和實(shí)踐同樣取得了很大的進(jìn)展。 改革開發(fā)以來，我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、城市化進(jìn)程加快和機(jī)動車輛保有量的迅猛增加，導(dǎo)致了交通運(yùn)輸需求的迅速增長，因此做好交通運(yùn)輸規(guī)劃，對國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展極為重要。在我國，運(yùn)輸規(guī)劃作為專門的應(yīng)用學(xué)科已有 20年的時間，大致經(jīng)歷三個階段：2023/3/2 星期二8運(yùn)輸規(guī)劃在交通調(diào)查的基礎(chǔ)上，對交通特征進(jìn)行研究分析，將運(yùn)輸規(guī)劃的四步模型理論與方法，交通預(yù)測技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的道路運(yùn)輸規(guī)劃中運(yùn)輸規(guī)劃在方法上引進(jìn)了發(fā)達(dá)國家的交通規(guī)劃理論、計算機(jī)技術(shù)，開始探討我國綜合交通規(guī)劃的理論與方法。運(yùn)輸規(guī)劃人才素質(zhì)的提高，市場需求加大，運(yùn)輸規(guī)劃的基本原理、定量化預(yù)測技術(shù)等在各種類型的規(guī)劃實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。19701980198019901990now三個階段2023/3/2 星期二92 四步模型的基本概念 運(yùn)輸規(guī)劃的基本目的是為了改善客貨流運(yùn)輸?shù)臈l件。 運(yùn)輸規(guī)劃的實(shí)踐集中在兩個主要領(lǐng)域：（ 1）城市和大都市區(qū)模型（ 2）城市間貨物和國家模型2023/3/2 星期二10城市規(guī)劃方法：長 期 規(guī)劃方法短期 規(guī)劃方法2023/3/2 星期二11◆ 運(yùn)輸窗口 國外鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 所謂鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)，就是利用計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代信息處理技術(shù)、控制與系統(tǒng)技術(shù)、管理與決策支持技術(shù)和智能自動化技術(shù)等。實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸、處理和共享，通過高效利用與鐵路運(yùn)輸相關(guān)的所有資源，以較低的成本達(dá)到保障安全、提高運(yùn)輸效率、改善經(jīng)營管理和提高服務(wù)質(zhì)量為目的新一代鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)。 國外先進(jìn)的鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ RITS）主要包括歐洲的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)（ ERTMS）和日本的列車運(yùn)行管理系統(tǒng)。前者優(yōu)于后者。歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)的目標(biāo)在于建立全歐洲鐵路網(wǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，保證各國列車在歐洲鐵路網(wǎng)內(nèi)的互通運(yùn)營，并提高鐵路運(yùn)輸管理水平。 ERTMS的核心是歐洲列車控制系統(tǒng)（等等）和超速防護(hù)系統(tǒng)。日本從 2023年初開始鐵路（ Cyber Rail）的研究。 Cyber Rail是日本鐵路系統(tǒng)發(fā)展的一個參考模型，是從智能運(yùn)輸系統(tǒng)的角度建立起通用的標(biāo)準(zhǔn)體系框架。目前 Cyber Rail正處于體系框架定義階段。資料來源：賈利民，李平著，國外鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究現(xiàn)狀2023/3/2 星期二12 我國交通運(yùn)輸發(fā)展的長期目標(biāo)是建立客運(yùn)快速化和貨運(yùn)物流化 的智能型綜合交通運(yùn)輸體系，智能型綜合交通運(yùn)輸體中的智能是以模型體系為核心的，其中現(xiàn)代化的規(guī)劃方法和科學(xué)的決策體系是以 規(guī)劃模型和決策模型 為基礎(chǔ)的。 2023/3/2 星期二13 四步模型由四個步驟組成：生成 分布方式選擇路徑分配2023/3/2 星期二143 四步模型的基本原理 交通量的生成 根據(jù)所研究對象地區(qū)的特性直接求得生成交通量的步驟被稱為交通量的生成（旅行產(chǎn)品）。2023/3/2 星期二15本文主要介紹兩類方法： ① 增長率法 ② 函數(shù)法所謂發(fā)生（或吸引）的交通量是指研究對象地區(qū)內(nèi)由各運(yùn)輸小區(qū)內(nèi)發(fā)生（或吸引）的交通量。而生成能力（包括產(chǎn)生和吸引）是土地利用和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的函數(shù)。2023/3/2 星期二16（ 1）增長率法（生長 因素模型） (7－ 1)(7－ 2) 這種方法就是把現(xiàn)在的不同分區(qū)生成的交通量與到預(yù)測時點(diǎn)的增長率相乘從而求得各分區(qū)的交通生成量 ，即2023/3/2 星期二17 、 分別表示人口增加率，每人平均擁有自行車數(shù)量的增長率：即(7—4) (7－ 3) 這種方法的關(guān)鍵問題是如何確定增長率。通常可以用表示各運(yùn)輸小區(qū)活動的指標(biāo)的增長率作為生成交通量的增長率。例如：2023/3/2 星期二18 (7－ 5)對象地區(qū)外運(yùn)輸小區(qū)的生成交通量的增長率；對象地區(qū)外運(yùn)輸小區(qū)的常住人口的增長率；對象地區(qū)內(nèi)全體的常住人口的增長率。 增長率法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以處理用原單位法和函數(shù)法都很難解決的問題。這就是，當(dāng)我們進(jìn)行區(qū)域的生成交通量預(yù)測時，研究對象地區(qū)外的預(yù)測也是必要的。這種時候，對于對象地區(qū)外的區(qū)域，通常只需要處理此區(qū)域與對象區(qū)域之間的交通。此類問題，通常采用增長率法 .設(shè)定2023/3/2 星期二19（ 2）函數(shù)模型法 也被稱為多元回歸分析法（衰退分析）作為模型公式，多采用以下三個模型： (7－ 6)這里的 大多是表示運(yùn)輸小區(qū)的活動的人口指標(biāo)2023/3/2 星期二20 交通分布 在交通的分布階段，主要是預(yù)測交通生成量的來源和去向。在交通分布中最基本的概念是自然力表。 O表示出發(fā)地（起點(diǎn)），D表示目的地（終點(diǎn)）。 所謂交通量分布的預(yù)測是指給定發(fā)生交通量和吸引交通量，對于全部 OD求 i、 j之間的分布的運(yùn)輸量。對運(yùn)輸量分布預(yù)測的方法主要分為兩大類，即 增長率法和構(gòu)造模型法 。下面對構(gòu)造模型法中的重力模型法（重力模型）進(jìn)行闡述。2023/3/2 星期二21 重力模型 是模擬物理學(xué)中萬有引力定律而開發(fā)出來的運(yùn)輸分布模型。此模型假定 i、 j間的分布運(yùn)輸量與起點(diǎn) i發(fā)生的運(yùn)輸量與終點(diǎn) j吸引的運(yùn)輸量成正比，與兩點(diǎn)之間的距離成反比。即 (7－ 7)2023/3/2 星期二22 方式選擇（形式的切分），某種方式的選擇決定于運(yùn)輸成本、運(yùn)輸時間等因素，選擇中最重要的特征是成本和時間（包括換乘時間）。方式選擇的模型很多，通常分為兩大類。 即集計模型和非集計模型。 非集計模型也叫個人選擇模型（個人選擇模型），或分散選擇模型（離散的 (選擇 ) 模型）等。其中使用較多，又比較成熟的是非集計模型中的 Logit模型。 Logit模型的理論基礎(chǔ)是數(shù)理統(tǒng)