城市道路與交通工程系統(tǒng)分析

張 卉

（大慶市城市管理委員會(huì)市政設(shè)施管理中心，黑龍江 大慶 163000）

1 概述

1.1 城市道路與交通工程

城市道路與交通工程復(fù)雜而龐大，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)和修建時(shí)往往要涉及數(shù)以億計(jì)的資金投入，而營運(yùn)管理中每天都關(guān)聯(lián)著數(shù)千輛車輛直接或問接的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。工程系統(tǒng)分析是探討規(guī)劃、設(shè)計(jì)、修建和營運(yùn)管理工程系統(tǒng)的方法，其任務(wù)就是為管理部門提供合理配置和使用資源、選擇最佳方案的分析工具。城市道路與交通工程系統(tǒng)就是針對(duì)道路與交通工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、修建和營運(yùn)管理問題的特點(diǎn)綜合系統(tǒng)分析方法論、優(yōu)化技術(shù)、微觀經(jīng)濟(jì)概念預(yù)測(cè)方法和決策理論等學(xué)科知識(shí)，進(jìn)行資源配置和方案選擇的方法。

1.2 工程系統(tǒng)分析

工程系統(tǒng)分析是用來解決項(xiàng)目規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、施工和經(jīng)營管理中的一些重要問題。這些問題可大致分為兩種類型：首先是資源配置問題，即如何經(jīng)濟(jì)、合理有效地把各種資源（勞力、資金材料、能源和設(shè)備等）組合在一起，以達(dá)到或?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)預(yù)定的目的；其次是方案選擇問題，即如何提出、分析比較和評(píng)價(jià)各種相互獨(dú)立的對(duì)策方案，以選取實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目的和目標(biāo)的最佳方案。系統(tǒng)分析的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有系統(tǒng)的效率和效能，或者為了設(shè)計(jì)更有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)定目的或目標(biāo)的新系統(tǒng)，運(yùn)用系統(tǒng)分析可以收到下述效果：① 使決策者能充分考慮可能面臨的各種不同選擇；② 能更有效地利用各種稀缺而昂貴的資源；③ 能以最少的消耗或支出達(dá)到預(yù)定的目的；④ 能在目標(biāo)設(shè)定政策制定和貫徹、資源合理分配等方面加強(qiáng)決策能力；⑤ 能為決策者提供不同決策策略的有效分析。

因而系統(tǒng)分析是決策者改善政策、制定質(zhì)量和實(shí)施有效領(lǐng)導(dǎo)的有力工具。

2 工程系統(tǒng)分析的步驟

系統(tǒng)分析的基本過程，可分為以下五個(gè)基本步驟：

2.1 明確目標(biāo)

進(jìn)行系統(tǒng)分析的第一步，首先要明確定義系統(tǒng)及其范疇，弄清各組成部分之問的關(guān)系及系統(tǒng)的環(huán)境；而后，大量采集反映系統(tǒng)行為、性狀或性能的數(shù)據(jù)，通過對(duì)系統(tǒng)行為、性狀或性能的評(píng)定指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選擇，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的性能或狀態(tài)作出定性的描述和定量的評(píng)價(jià)；然后，對(duì)系統(tǒng)目前和未來的需求進(jìn)行調(diào)查和預(yù)測(cè)。通過與系統(tǒng)實(shí)際性能或狀態(tài)作比較后，確定系統(tǒng)需解決問題的內(nèi)容和范圍，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行價(jià)值分析后，提出可接受和可望實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)目的和目標(biāo)。

2.2 提出可選方案

提出選擇方案的階段可看作是對(duì)多個(gè)可能方案進(jìn)行可行性分析，按系統(tǒng)的問題及所定的目的和目標(biāo)進(jìn)行初步篩選，得到值得進(jìn)一步作系統(tǒng)分析和評(píng)價(jià)的可供選擇的方案。

2.3 分析和評(píng)價(jià)選擇方案

對(duì)于上面提出的各個(gè)比較方案，要應(yīng)用表征系統(tǒng)行為、性狀或特性的一個(gè)或多個(gè)模型進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和政治可行性分析。通過計(jì)算分析，可以了解各個(gè)方案實(shí)施后系統(tǒng)的狀態(tài)。

2.4 方案選擇與決策

系統(tǒng)分析員在結(jié)束分析工作后，應(yīng)以概述的形式向決策者表述經(jīng)過結(jié)構(gòu)化的分析結(jié)果，即闡明問題所在，表明系統(tǒng)目的和目標(biāo)確定的依據(jù)，說明所采用的評(píng)定指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提出可供考慮和選擇的方案，講清各個(gè)比較方案的實(shí)施效果，提出分析員對(duì)方案選擇的建議和意見。

2.5 實(shí)施與反饋

對(duì)選定的方案要付諸實(shí)施，在執(zhí)行過程中和結(jié)束后，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)分析的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，以修正或改善分析方法和所用參數(shù)，或者推薦新的方案或政策。

3 模型的建立和運(yùn)行

進(jìn)行城市道路與交通工程系統(tǒng)分析，必須有一個(gè)使用工具，模型在系統(tǒng)分析中是非常有用的工具，建立和運(yùn)行模型的目的，是使決策者能清楚地了解系統(tǒng)和問題的全貌，從而加強(qiáng)他們的直覺決策能力。模型被用以描述系統(tǒng)各組成部分的行為和性狀，各單元之問以及它們同周圍環(huán)境之問的交互作用。分析員可以應(yīng)用所建立的模型來分析各種因素、變量和關(guān)系之問的因果依賴關(guān)系，推測(cè)各種變化、行動(dòng)和決策可能給整個(gè)系統(tǒng)的行為、性狀或性能帶來的變化和影響，探索各種可能解并尋求最優(yōu)解，評(píng)價(jià)各個(gè)方案對(duì)改進(jìn)系統(tǒng)的效果。因而，建立和運(yùn)行模型成為系統(tǒng)分析過程的中心環(huán)節(jié)，建立模型可以遵循下述四個(gè)步驟：① 初步設(shè)計(jì)模型；② 通過同已有觀察數(shù)據(jù)的比較，進(jìn)行初步證實(shí)；③應(yīng)用模型對(duì)新的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)；④ 改進(jìn)模型，直到模型結(jié)果同實(shí)際的偏差在允許誤差范圍內(nèi)。

4 定量和定性分析

系統(tǒng)分析需要從定量和定性兩個(gè)方面進(jìn)行。定量分析方法采用量化指標(biāo)表述系統(tǒng)各單元和系統(tǒng)整體的行為和性能。量化關(guān)系反映系統(tǒng)各單元之間和系統(tǒng)同環(huán)境之間的交互作用。能使決策所面臨的復(fù)雜而又不確定的問題表述得較為容易把握和便于分析。

通過定量化，可以將發(fā)生的事件記錄下來，便于復(fù)查估價(jià)、比較和驗(yàn)證。量化可以使進(jìn)行重復(fù)處理的系統(tǒng)仿真模擬成為可能，也可以使通過調(diào)節(jié)自變量對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行敏感性分析成為可能。而進(jìn)行定性分析時(shí)主要考慮政策戰(zhàn)略選擇、價(jià)值分析、政治因素和超理性因素。

5 道路交通工程系統(tǒng)分析的主要內(nèi)容

道路與交通工程系統(tǒng)分析主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

5.1 線性規(guī)劃

線性規(guī)劃屬運(yùn)籌學(xué)的分支，使用線性規(guī)劃的目的，一是在任務(wù)限定的情況下，使消耗的資源最?。欢窃谫Y源限定的情況下，被完成的任務(wù)能取得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。線性規(guī)劃問題的數(shù)學(xué)模型，是指數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)型以及將非標(biāo)準(zhǔn)型化為標(biāo)準(zhǔn)型的步驟與方法。它的求解方法主要有圖解法、單純形法和人工變量法。線性規(guī)劃在道路工程管理中，可用于道路規(guī)劃、施工組織等活動(dòng)。

5.2 圖論

圖論亦屬運(yùn)籌學(xué)的分支，它是將龐大復(fù)雜的工程系統(tǒng)和管理問題用"圖"來描述，然后用數(shù)學(xué)方法求得最優(yōu)化的結(jié)果。例如，完成工程任務(wù)的時(shí)間最少、距離最短、費(fèi)用最省等，在道路工程可用于道路規(guī)劃、施工組織等管理活動(dòng)。

5.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屬圖論的分支，它是用于編制計(jì)劃的一種有效方法，首先對(duì)所要做的工作進(jìn)行項(xiàng)目分析，然后繪制出網(wǎng)絡(luò)圖，看是否達(dá)到預(yù)期要求，如果沒有達(dá)到，則根據(jù)時(shí)問、費(fèi)用、資源對(duì)原網(wǎng)絡(luò)圖作調(diào)整和優(yōu)化，直至滿意為止。網(wǎng)絡(luò)圖的表示方法可分為箭線圖和順序圖，在道路工程管理中，主要用于施工組織和施工計(jì)劃管理。

5.4 預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)是根據(jù)事物以往的歷史資料，通過科學(xué)方法和邏輯推理，對(duì)事物未來的發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)計(jì)和推測(cè)，并對(duì)這種估計(jì)加以評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)和調(diào)節(jié)人們的行動(dòng)。

5.5 決策

在許多可以采取的行動(dòng)方案中選擇一個(gè)最有利的方案。

5.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)

技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是項(xiàng)目可行性研究的核心，采用工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論和方法，通過對(duì)成本和效益的動(dòng)態(tài)計(jì)算，最終得出定量的評(píng)價(jià)判據(jù)，以說明方案的優(yōu)劣，在道路工程中主要用于可行性研究階段。

6 結(jié)語

通過對(duì)城市道路與交通工程系統(tǒng)分析，我們要在實(shí)際工程中能完善地解決各種技術(shù)問題，對(duì)城市道路工程能進(jìn)行科學(xué)的管理，更要會(huì)靈活運(yùn)用一些軟科學(xué)知識(shí)對(duì)工程進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)，建立模型、決策等活動(dòng)，使道路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等階段都做到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一，最后得到最佳的選擇方案。

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