基于Logistic模型的城市交通系統(tǒng)演化研究

劉新民，孫 崢，孫秋霞

(1. 山東科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島，266590；2. 山東科技大學(xué) 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，山東 青島，266590；3. 山東科技大學(xué) 數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院，山東 青島，266590)

基于Logistic模型的城市交通系統(tǒng)演化研究

劉新民1，孫 崢2，孫秋霞3

(1. 山東科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島，266590；2. 山東科技大學(xué) 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，山東 青島，266590；3. 山東科技大學(xué) 數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院，山東 青島，266590)

城市交通系統(tǒng)是城市大系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，它具有生物學(xué)中由低級(jí)到高級(jí)演化的特征，并與其他子系統(tǒng)如經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境等因素以及政府調(diào)控之間相互作用下最終形成比較穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)交通系統(tǒng)演化機(jī)理的分析，構(gòu)建交通系統(tǒng)演化過(guò)程的Logistic模型，通過(guò)仿真模擬，研究經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境、政府等因素對(duì)交通系統(tǒng)演化的影響。以山東半島城市群中心城市——青島市交通系統(tǒng)的演化為例，驗(yàn)證模型的可行性，并計(jì)算出青島交通系統(tǒng)演化的logistic方程，進(jìn)而預(yù)測(cè)青島市直至2050年的交通系統(tǒng)演化曲線，為青島市交通系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)一步完善提供理論依據(jù)。

交通運(yùn)輸工程；交通系統(tǒng)；演化模型；Logistic方程；仿真

0 引 言

城市交通是城市的基本功能之一，一個(gè)完善的城市交通系統(tǒng)能夠保證城市的平穩(wěn)正常運(yùn)作，因此其在城市發(fā)展演化中起著十分重要的作用。同時(shí)，城市交通作為整個(gè)城市大系統(tǒng)下的一個(gè)子系統(tǒng)，它具有耗散結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出自組織的特征，因此可通過(guò)研究城市交通系統(tǒng)的演化過(guò)程，分析其演化機(jī)理機(jī)制，進(jìn)而探索城市交通未來(lái)發(fā)展方向。

1838年荷蘭數(shù)學(xué)生物學(xué)家弗赫斯特(Verhulst)提出了研究生物種群演化的Logistic方程。之后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將系統(tǒng)演化理論以及Logistic模型應(yīng)用到交通領(lǐng)域，取得很多成果。在國(guó)外，E．S．ANDERSEN[1]運(yùn)用Logistic模型的差分形式分析鐵路交通演化發(fā)展過(guò)程；O．BIHAM等[2]通過(guò)建模仿真研究了交通流演化現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)方面，朱佳翔等[3]利用生物演化的Logistic特性探討都市群交通體系的演化模型，并進(jìn)行實(shí)證分析；林義成等[4]根據(jù)Logistic方程，建立城市交通運(yùn)輸方式共生演化模型；李夏苗等[5]則通過(guò)分析城市空間結(jié)構(gòu)域交通系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)互饋原理，總結(jié)了交通系統(tǒng)與其所在的城市系統(tǒng)的關(guān)系；劉奕等[6]探討了區(qū)域綜合運(yùn)輸體系結(jié)構(gòu)變化的演化機(jī)制和影響因素；宋成舉等[7]運(yùn)用自組織理論分析客運(yùn)交通系統(tǒng)的演化機(jī)制；于海松等[8]則基于交通與經(jīng)濟(jì)的互動(dòng)演化模型，分析了兩者的互動(dòng)演化機(jī)制。

可以看出，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外學(xué)者大多集中研究交通系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中交通方式間相互競(jìng)爭(zhēng)的演化規(guī)律，而交通系統(tǒng)整體演化方面討論較少；關(guān)于城市交通系統(tǒng)演化影響因素分析以及探討其演化機(jī)理的文獻(xiàn)較少；關(guān)于城市大系統(tǒng)對(duì)交通系統(tǒng)演化影響研究的文獻(xiàn)較多，討論經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境、政府調(diào)控等其他因素對(duì)交通系統(tǒng)演化的影響的文獻(xiàn)較少。

筆者將城市交通系統(tǒng)整體作為研究對(duì)象，研究其演化規(guī)律的Logistic模型。同時(shí)加入經(jīng)濟(jì)、資源環(huán)境以及政府調(diào)控等因素，對(duì)交通系統(tǒng)演化的Logistic模型進(jìn)行改進(jìn)，并探討交通系統(tǒng)演化機(jī)理。此外，并以青島市交通系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)為例，驗(yàn)證了演化模型。

1 城市交通系統(tǒng)演化

1.1 城市交通系統(tǒng)整體演化模型構(gòu)建

城市交通系統(tǒng)在演化發(fā)展過(guò)程中，會(huì)受到整個(gè)城市大系統(tǒng)下各種因素的影響[9]，但就其自身來(lái)說(shuō)，交通系統(tǒng)具有自身演化發(fā)展的規(guī)律。因此，首先要對(duì)其整體演化過(guò)程構(gòu)建模型。

選取交通系統(tǒng)演化度作為城市交通系統(tǒng)整體演化程度，演化度E是城市大系統(tǒng)下交通系統(tǒng)總量的歸一化無(wú)量綱表達(dá)，如式(1)。演化度越大，說(shuō)明城市交通系統(tǒng)整體演化程度越高，反之則說(shuō)明其演化程度越低。

(1)

式中：x(t)為在t時(shí)刻城市交通系統(tǒng)總量；x(t)max,x(t)min分別為在t時(shí)刻城市交通系統(tǒng)總量最大值和最小值。

生態(tài)學(xué)中提出的Logistic模型是指生態(tài)系統(tǒng)中生物量增長(zhǎng)的基本規(guī)律和演化機(jī)制，由于交通系統(tǒng)具有耗散結(jié)構(gòu)，也可以用Logistic模型來(lái)描述交通系統(tǒng)的演化規(guī)律，如式(2)：

(2)

式中：K為交通系統(tǒng)在城市大系統(tǒng)中的最大承載量，每個(gè)個(gè)體平均所占有資源量為1/K；x0為初始時(shí)刻交通系統(tǒng)總量；x(t)/K為消耗總資源；[1-x(t)/K]為剩余資源，是限制量，又稱(chēng)logistic系數(shù)；r(t)為交通系統(tǒng)的內(nèi)在增長(zhǎng)率。

對(duì)其系數(shù)分析可知：

1)若交通系統(tǒng)總量趨近于0，則[1-x(t)/K]就接近1；表明城市大系統(tǒng)中資源尚未被利用，交通系統(tǒng)演化趨勢(shì)呈指數(shù)增長(zhǎng)；

2)若交通系統(tǒng)總量x(t)趨近于K，則[1-x(t)/K]就接近0；表明城市大系統(tǒng)中資源被充分利用，此時(shí)交通系統(tǒng)演化趨勢(shì)呈飽和態(tài)；

當(dāng)交通系統(tǒng)總量由0逐漸上升到K時(shí)，[1-x(t)/K]由1逐漸下降到0；表明增長(zhǎng)剩余資源逐漸變小，潛在最大增長(zhǎng)的程度逐漸降低。求解式(2)，可得：

(3)

1.2 城市交通系統(tǒng)演化改進(jìn)模型構(gòu)建

1.2.1 城市交通系統(tǒng)演化機(jī)理分析

交通系統(tǒng)的演化規(guī)律受到城市大系統(tǒng)下其他子系統(tǒng)的影響，不同子系統(tǒng)影響下的交通系統(tǒng)的演化規(guī)律會(huì)發(fā)生不同的變化，由此可以對(duì)交通系統(tǒng)演化機(jī)理進(jìn)行分析。根據(jù)城市交通系統(tǒng)演化現(xiàn)狀，經(jīng)濟(jì)，資源環(huán)境和政府調(diào)控對(duì)交通系統(tǒng)影響較大，因此將交通系統(tǒng)演化類(lèi)型分為經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)型、資源環(huán)境型和政府調(diào)控型。

1)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)型。在城市發(fā)展中經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必定位于首位，城市經(jīng)濟(jì)水平的提升會(huì)引導(dǎo)城市空間的變革，交通的需求量也會(huì)增大，因此，城市交通系統(tǒng)的根本增長(zhǎng)機(jī)制是經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)，即經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)交通系統(tǒng)的需求。

2)資源環(huán)境型。在城市大系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)都是共生關(guān)系，每一種子系統(tǒng)都要消耗相應(yīng)的“資源”，并排放一定的“廢物”。而城市大系統(tǒng)的空間和能源都是有限的，其承載能力是有限的，交通系統(tǒng)的發(fā)展是其與其他各個(gè)系統(tǒng)博弈的過(guò)程；此外交通系統(tǒng)的發(fā)展受到了整個(gè)城市的“生態(tài)壞境”的制約。因此在其他因素不變的前提下，資源環(huán)境是制約交通系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。

3)政府調(diào)控型。從城市交通系統(tǒng)發(fā)展史來(lái)看，交通系統(tǒng)的演化和發(fā)展?jié)摿κ菬o(wú)限的。交通系統(tǒng)演化過(guò)程因?yàn)槠鋸?fù)雜適應(yīng)性，呈現(xiàn)出平緩上升、迅速增長(zhǎng)、趨近飽和的3個(gè)過(guò)程，其相對(duì)于仿生學(xué)種群演化的漸變期、劇變期和整合期3個(gè)時(shí)期。然而在政府的宏觀調(diào)控之下，城市交通系統(tǒng)演化會(huì)發(fā)生突變，又會(huì)進(jìn)入新的發(fā)展空間，進(jìn)而進(jìn)入下一個(gè)漸變期、劇變期和整合期，……，這種不斷重復(fù)循環(huán)的過(guò)程，使得城市交通系統(tǒng)演化呈現(xiàn)階梯上升的趨勢(shì)。也就是說(shuō)在政府合理干預(yù)[10]和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，交通系統(tǒng)與其他系統(tǒng)和諧共生，形成一種相互協(xié)調(diào)、彼此適應(yīng)的良性的可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1.2.2 基于演化機(jī)理的模型改進(jìn)

在城市大系統(tǒng)下，由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，資源環(huán)境的變化以及政府對(duì)交通的調(diào)控，使得交通系統(tǒng)在大城市系統(tǒng)中的最大承重力K發(fā)生變化。根據(jù)式(3)將其演化模型改進(jìn)為：

(4)

式中：θ為城市大系統(tǒng)中各個(gè)因素對(duì)交通系統(tǒng)影響因子的集合；假設(shè)影響函數(shù)都是線性的；α為經(jīng)濟(jì)對(duì)交通系統(tǒng)的影響因子；β為資源環(huán)境對(duì)交通系統(tǒng)的影響因子；γ為政府調(diào)控對(duì)交通系統(tǒng)的影響因子；t′為政府調(diào)控時(shí)間。

為討論經(jīng)濟(jì)、資源環(huán)境以及政府調(diào)控在單獨(dú)影響情況下對(duì)交通系統(tǒng)演化的影響，對(duì)其影響因子α，β，γ分別賦值。設(shè)0<α<1，-1<β<0，-1<γ<1。其交通系統(tǒng)演化機(jī)理如圖1。

圖1 交通系統(tǒng)演化機(jī)理Fig.1 Evolution mechanism of transport system

1)若θ(α，β，γ)=(0.001,0,0)，交通演化曲線如圖1(a)。圖1(a)說(shuō)明在其他因素不變的條件下，在城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，經(jīng)濟(jì)對(duì)交通系統(tǒng)演化起推動(dòng)作用，演化曲線呈現(xiàn)非線性、指數(shù)式的上升趨勢(shì)。

2)若θ(α，β，γ)=(0,-0.01,0)，交通演化曲線如圖1(b)。圖1(b)說(shuō)明在其他因素不變的條件下，城市的資源總量和環(huán)境狀況是一定的。在城市交通發(fā)展初期，由于擁有充足的資源和環(huán)境，交通系統(tǒng)得到較好發(fā)展，然而隨著交通系統(tǒng)的日益膨脹，資源逐漸匱乏，環(huán)境日趨惡化，城市逐漸滿(mǎn)足不了交通發(fā)展的需求，因而交通系統(tǒng)演化趨勢(shì)逐漸放緩，并日趨停滯，其演化曲線為非線性、負(fù)反饋狀態(tài)。

3)若α=0，β=0，政府在t′=50及t′=60時(shí)對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行宏觀調(diào)控，調(diào)控因子分別為γ=0.002，γ=0.004，交通演化曲線如圖1(c)。在城市大系統(tǒng)條件不變的情況下，為防止交通系統(tǒng)由于其他因素的限制而出現(xiàn)發(fā)展停滯萎縮的現(xiàn)象，政府通過(guò)宏觀調(diào)控，比如加大交通建設(shè)投入力度，增加公共交通設(shè)施，優(yōu)化交通管理制度等，使得交通系統(tǒng)獲得新的增長(zhǎng)點(diǎn)，增長(zhǎng)曲線呈階梯狀增長(zhǎng)。

4)上述3種情況是各子系統(tǒng)單獨(dú)作用下對(duì)交通系統(tǒng)的影響。然而在實(shí)際情況中，交通系統(tǒng)是在經(jīng)濟(jì)、資源環(huán)境以及政府調(diào)控三者共同影響下進(jìn)行演化的，因此對(duì)3個(gè)影響因子同時(shí)賦值。若α=0.001，β=-0.01，政府在t′=50及t′=60時(shí)對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行宏觀調(diào)控，調(diào)控因子分別為γ=0.002，γ=-0.004，交通演化曲線如圖1(d)。圖1(d)中演化曲線雖有曲折，但基本上還是呈Logistic曲線上升，這說(shuō)明在城市大系統(tǒng)下，交通系統(tǒng)受到經(jīng)濟(jì)因素，資源環(huán)境因素和政府調(diào)控的影響，但由于自身的耗散結(jié)構(gòu)[11]，演化曲線整體仍為logistic上升曲線。

2 城市交通系統(tǒng)演化實(shí)證研究

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算方法

城市交通系統(tǒng)的演化規(guī)律可以通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行研究。青島市作為我國(guó)東部沿海重要的經(jīng)濟(jì)中心，其所在的山東半島經(jīng)濟(jì)區(qū)經(jīng)濟(jì)總量?jī)H次于長(zhǎng)三角、珠三角和京津唐經(jīng)濟(jì)區(qū)，居全國(guó)第4位。作為山東半島城市群的中心城市，青島交通系統(tǒng)在其城市群中是最發(fā)達(dá)的。因此筆者選取青島市的交通系統(tǒng)的演化來(lái)闡述城市交通系統(tǒng)的整體演化過(guò)程。青島交通系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《中國(guó)交通年鑒》等?；诳茖W(xué)性原則、系統(tǒng)性原則、可比性原則和可操作性原則，筆者在交通系統(tǒng)中依據(jù)公路、鐵路、航空和水路這4種運(yùn)輸方式中選取15個(gè)指標(biāo)作為衡量交通系統(tǒng)演化程度的衡量因素[12]。其數(shù)據(jù)如表1。

表1 青島市1985—2011年交通系統(tǒng)演化程度指標(biāo)數(shù)據(jù)

指標(biāo)分別定義為：x1為鐵路貨運(yùn)量，104t；x2為公路貨運(yùn)量，104t；x3為海運(yùn)貨運(yùn)量，104t；x4為航空貨運(yùn)量，104t；x5為港口吞吐量，104t；x6為年末道路長(zhǎng)度，km；x7為道路面積，104m2；x8為公共汽車(chē)、電車(chē)線路網(wǎng)長(zhǎng)度，km；x9為公共汽車(chē)、電車(chē)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛數(shù)量，輛；x10為全年客運(yùn)量，萬(wàn)人；x11為出租汽車(chē)數(shù)量，輛；x12為鐵路客運(yùn)量，萬(wàn)人；x13為公路客運(yùn)量，萬(wàn)人；x14為海運(yùn)客運(yùn)量，萬(wàn)人；x15為航空客運(yùn)量，萬(wàn)人。

根據(jù)表1，采用數(shù)學(xué)多元統(tǒng)計(jì)中的主成分分析法得出從1985—2011年青島市年度交通演化程度得分，從而可以反映青島市27年的交通體系演化特征。

2.2 計(jì)算結(jié)果及分析

2.2.1 青島市1985—2011年交通系統(tǒng)演化

依據(jù)表1的數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS Statistics 17.0對(duì)青島市1985—2011年的交通系統(tǒng)演化程度進(jìn)行主成分分析法分析，得到3個(gè)主因子，這三者負(fù)荷為89.858%，每年的主因子得分如表2。

表2 主因子得分矩陣

(續(xù)表2)

年份因子1因子2因子3平方的旋轉(zhuǎn)和總量方差/%累積和/%1988-1．19605-0．459820．938521989-1．03322-0．507090．658661990-0．95541-0．644510．268481991-0．83023-0．557210．190421992-0．72015-0．409450．326271993-0．557150．013650．069661994-0．463880．317320．119451995-0．359540．13747-0．046251996-0．467270．60051-0．941221997-0．351330．84713-0．816831998-0．272270．95923-1．069451999-0．136281．30404-1．0977320000．073471．75768-1．0215420010．251771．83664-0．9550620020．269680．73646-0．0358520030．354280．48391-0．3617620040．677390．700120．0608720050．91876-2．04747-2．0977220061．22602-1．64805-1．1730220071．34134-1．36036-0．5876620081．54322-1．01863-0．0197720091．38886-0．589531．1765520101．635260．416571．8204020111．715081．168622．45153

將每個(gè)主成分因子的信息貢獻(xiàn)率作為加權(quán)數(shù)與每年的主因子得分相乘之和即為青島各年度交通系統(tǒng)演化程度的總得分。為方便分析，采用歸一化方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(令2011年交通系統(tǒng)演化度為1)，使其服從于區(qū)間[0,1]，如表3，數(shù)值越大，說(shuō)明其演化程度越高。依據(jù)各年份交通系統(tǒng)演化程度得分畫(huà)出青島市1985—2011年交通體系演化實(shí)際曲線，如圖2。

表3 青島1985—2011年交通系統(tǒng)演化程度得分

2.2.2 青島市交通系統(tǒng)演化方程計(jì)算

令Eq為青島市t年的年度交通系統(tǒng)演化程度的演化度；a為青島市交通系統(tǒng)在沒(méi)有其他因素(如經(jīng)濟(jì)因素、資源環(huán)境因素、政治因素)影響下其演化度能夠達(dá)到的最大值；r為青島市交通系統(tǒng)的增長(zhǎng)率；b為積分常數(shù)。

依據(jù)表4青島市各年度交通系統(tǒng)演化程度得分，運(yùn)用專(zhuān)業(yè)曲線擬合軟件1stOpt15PRO對(duì)Logistic方程：

(5)

式中：t=1985,1986，…，2011。

對(duì)式(5)進(jìn)行非線性曲線擬合，并進(jìn)行曲線擬合優(yōu)度檢驗(yàn)。依據(jù)圖5演化擬合曲線可以看出曲線擬合優(yōu)度良好，并由此導(dǎo)出青島市交通系統(tǒng)演化方程：

(6)

式中：t=1985,1986，…，2011。

2.2.3 青島市交通系統(tǒng)演化方程分析

圖2中實(shí)線為青島市1985—2011年交通系統(tǒng)演化實(shí)際曲線，反映了27年來(lái)青島市交通系統(tǒng)的實(shí)際演化過(guò)程。虛線為青島市交通系統(tǒng)演化的Logistic方程演化擬合曲線，通過(guò)比較可以看出實(shí)證研究得出的青島市交通系統(tǒng)演化實(shí)際演化規(guī)律與其交通系統(tǒng)的Logistic模型基本吻合，說(shuō)明城市交通系統(tǒng)的演化規(guī)律是符合仿生學(xué)中的Logistic模型的，即交通系統(tǒng)具有其自身的演化機(jī)制。

2.3 青島交通系統(tǒng)演化預(yù)測(cè)分析

交通系統(tǒng)在城市大系統(tǒng)的環(huán)境下的發(fā)展規(guī)律，如同物種在生態(tài)環(huán)境中的生存和發(fā)展，分為漸變期，劇變期和成熟期。根據(jù)青島市城市交通系統(tǒng)演化方程畫(huà)出青島市到2050年的交通系統(tǒng)演化預(yù)測(cè)曲線(青島城市大系統(tǒng)不變的前提下)，如圖3。

從圖3中可以看到，到21世紀(jì)中葉青島市交通系統(tǒng)演化程度達(dá)到飽和，發(fā)展速度趨近停滯。因此為了在交通發(fā)展上尋找新的增長(zhǎng)，青島市政府開(kāi)始籌建地鐵，其中青島地鐵一期工程2013年已全面開(kāi)工并計(jì)劃在2015年通車(chē)試運(yùn)營(yíng)。那時(shí)，青島交通系統(tǒng)的演化曲線將出現(xiàn)新的增長(zhǎng)趨勢(shì)，新的演化規(guī)律又將形成。而根據(jù)Logistic曲線特性，在v=a/2時(shí)，也就是在2009年前后，青島市交通系統(tǒng)具有最大內(nèi)在增長(zhǎng)率的演化程度。這是因?yàn)榍鄭u市為迎接2008年奧運(yùn)會(huì)，加大對(duì)交通建設(shè)的投資，擴(kuò)大交通設(shè)施規(guī)模，優(yōu)化交通系統(tǒng)發(fā)展模式，從而使得交通系統(tǒng)的演化速度率達(dá)到最大。同時(shí)還可以看出目前青島市交通系統(tǒng)仍處在高速發(fā)展的劇變期。

3 結(jié) 語(yǔ)

城市交通系統(tǒng)演化規(guī)律符合仿生學(xué)中Logistic曲線，其演化實(shí)質(zhì)是城市大系統(tǒng)與各個(gè)子系統(tǒng)相互作用、相互依存、相互制約而形成的自組織系統(tǒng)。

城市交通系統(tǒng)整體演化曲線呈S型上升曲線，這是交通系統(tǒng)在城市大系統(tǒng)環(huán)境下的整體演化規(guī)律。而當(dāng)其受到單一因素影響下，其演化曲線又會(huì)有所不同。經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)下呈非線性、指數(shù)式增長(zhǎng)；資源環(huán)境限制下呈非線性、負(fù)反饋增長(zhǎng)；政府調(diào)控下呈階梯式增長(zhǎng)。

城市交通系統(tǒng)健康有序發(fā)展，必須在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，注意資源合理利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，同時(shí)政府需要及時(shí)合理進(jìn)行宏觀調(diào)控。只有如此，交通系統(tǒng)的發(fā)展才能在城市大系統(tǒng)下和諧可持續(xù)發(fā)展。

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Urban Traffic System Evolution Based on Logistic Model

LIU Xinmin1, SUN Zheng2, SUN Qiuxia3

(1. College of Economics and Management, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590,Shandong,P.R.China;2. College of Electrical Engineering and Automation, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, Shandong,P.R.China;3. College of Mathematics and Systems Science, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, Shandong,P.R.China)

As a subsystem of city system, the urban traffic system has a characteristic in biology with an evolution process from low level to high, and can form a relatively stable and ordered structure when it interacts with other subsystems such as economy, resources, environment and government regulation. The mechanism of traffic system evolution was analyzed, and a Logistic model of traffic system evolution process was established. The factors that can influence the traffic system evolution process such as economy, resources, environment and government were studied by simulation. The feasibility of the proposed model was proved by an empirical analysis on Qingdao, which was a center city of Shandong peninsula urban cluster. Lastly, Logistic equation of Qingdao traffic system evolution was calculated and the evolution curve of Qingdao traffic system was also forecasted up to 2050, which provided the theoretical basis for the further improvement of Qingdao traffic system.

traffic and transportation engineering; traffic system; evolution model; Logistic equation; simulation

2014-06-11；

2014-11-25

中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2013M531634)；山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2013GSF12203)；山東省青少年教育科學(xué)規(guī)劃課題大學(xué)生學(xué)術(shù)課題(13CZR009)；山東科技大學(xué)研究生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(YC130217)

劉新民(1965—)，男，山東莒南人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事系統(tǒng)決策與組織治理方面的研究。E-mail：liu-xinmin@163.com。

10.3969/j.issn.1674-0696.2016.01.30

U121

A

1674-0696(2016)01-156-06