摘 要:以系统理论为基础,对交道运输系统的协调性问题进行了探讨,并对交通运输子系统内部、子系统之间及系统整体的协调发展问题进行了初步研究,给出了评价交通运输系统协调度的计算方法,为进一步研究交通运输系统的可持续性发展提供了基础。
关键词:交通运输;系统;协调;可持续发展
1 交通运输系统协调发展概述按照系统论的观点,交通运输系统是一个随时间而不断演化变迁的系统,它也是由内部的各个子系统的相互运动达到协调作用的过程。首先,运输系统是一个开放系统,它不断与外界进行物质与能量的交换,其内部各种不同运输方式组成了运输系统的各个子系统。每种运输方式都在各自独立地完成客货运输任务,自成体系地满足运输需求,但同时每种运输方式都要受到其它运输方式的共同作用,存在着方式之间的关联而形成的协同运动。在初期阶段,由于各种运输方式之间的替代作用程度相当弱,这时出现运输方式的垄断,主要是由运输方式的技术经济特征决定的。例如,内陆长距离、大宗货物的运输,一般为铁路所垄断,小批量、多品种、短距离的运输供给则属公路运输的优势范围,航空由于速度优势承担了远程旅客运输的任务。但这是一种不稳定状态,随着运输需求的变化或运输供给中的运输速度、价格、服务质量等控制变量的不断变化,各种运输方式之间的关联逐渐加强,导致运输方式之间的竞争日趋激烈,这时系统进入协同作用的第二阶段,即子系统之间的竞争局面,例如,以速度来看,铁路的提速,可以与航空运输竞争,而高速公路网的形成逐渐侵入了铁路所占据的市场;以服务质量来看,公路运输服务质量提高使旅行更加便利,争取了更多的原本通过铁路运输的旅客。结果就是由于运输需求的多样性和各种运输方式技术经济特点的局限性而使各种运输方式分享市场,各自占有一定份额。
然而,随着系统参量的继续变化,处于合作中的几个子系统的地位和作用也在变化,它们之间的竞争日趋尖锐,子系统之间的协同作用更加强烈,于是最终会达到更高一级的均衡,即运输方式之间的协作关系,这是交通运输系统中协同作用的主要表现形式。但是,如何定量化评价交通运输系统的协调程度,还未进行研究,本文作初步性探讨。
2 交通运输系统协调的概念和内涵交通运输系统可以看作是一些相互矛盾或相互制约的子系统组成,系统中存在利益冲突的多个独立个体或因素,也包含有对各个目标有不同评价标准的参与者,因此需要进行系统协调。系统协调的基本思想是,通过某种方法来组织和调控所研究的系统,寻求解决矛盾或冲突的方案,使系统从无序转换到有序,达到协同或和谐的状态。系统协调的目的就是减少系统的负效应,提高系统的整体输出功能和整体效应。
协调除了作为一种调节手段,或一种管理和控制的职能之外,有时也作为一种状态表明各子系统或各系统因素之间、系统各功能之间、结构或目标之间的融合关系,从而描述系统整体效应如何。这种状态协调概念有时与和谐、协同等概念是密切联系在一起的。交通运输系统由多个子系统集成为一个具有特定目标的总系统,各子系统之间势必相互关联,相互作用。这种作用可能是相互牵制约束,也可能相互依存推动。若把子系统之间的这种关系定义为系统集成的“协调程度”,若设F为集成前各子系统的成效的总和,W为系统集成后的总成效,S为协调度,则可用“协调度”来定量分级表示。如表1所示。
3 交通运输系统的协调发展模型交通运输系统的协调发展应包括子系统内部的协调发展和子系统之间的协调发展两方面。
3.1 子系统内部协调发展如果按交通运输方式划分,交通系统可分为公路、铁路、航空、水运4个运输子系统(在此不考虑管道运输),对每个子系统,都有不同的子系统发展目标(指标),如公路交通系统中,我们可以考虑公路网密度、等级结构、饱和度、连通性能等技术性指标,以及公路交通与社会经济发展适应性及环境影响分析的社会经济性指标。不失一般性,设ni为第i个子系统的目标(指标)个数,Oij为第i个子系统第j个子目标值,i=1,2,3,4,,j=1,2,…,ni对目标值Oij作如下规定;当对应的发展目标为越大越好型时,Oij为目标下限值(最基本要求值);当对应的发展目标为越小越好型时,Oij为目标上限值(最基本要求值);当对应的发展目标为不大不小型,接近某一值为最佳,即所谓适度指标时,Oij为最佳目标值。
用Xij表示第i个子系统第j个指标变量的值,这里首先定义Uij为第i个子系统第j个指标的效用系数,由下式给出Uij=U1ij=1-ek1(Oij-Xij)1 ek1(Oij-Xij)当Xij为越大越好型指标时U2ij=1-ek2(Xij-Oij)1 ek2(Xij-Oij)当Xij为越小越好型指标时U3ij=3-ek3(Xij-Oij)21 ek3(Xij-Oij)2当Xij为适度指标时式中:Uij为第i个子系统第j个指标对交通运输系统的效用贡献大小;k1、k2、k3为大于0的常数。按上式构造的效用系数具有如下特点:Uij反映了各子系统指标达到目标的满意程度,Uij=-1为最不满意,Uij= 1为最满意。当Xij=Oij时,对于正、逆指标均有Uij=0,表示达到了最基本要求;当Xij=Oij时,对于适度指标,Uij=1,表示满意地达到了目标要求。Uij越大,效用越大,越满意,并且Uij∈[-1, 1]。这里效用表示了交通运输系统实现其目标所具备的能力或效率。可以用来反映子系统内部协调发展状况。定义子系统内部协调发展系数为Ui=∑nij=1λijUij i= 1,2,3,4式中:λij为指标权重,∑nij=1λij=1。
3.2 子系统之间的协调发展交通运输子系统之间的协调发展可以通过分析各子系统指标之间的相互影响,然后计算子系统之间的相互影响,进而考察子系统之间的协调发展情况。具体模型通过以下步骤说明。
(1)分析各子系统指标之间的相互影响设apqij表示第i个子系统的j项指标受第p个子系统的第q项指标的影响系数,其中i、p=1,2,3,4;j=1,2,…,ni;q=1,2,…,np,apqij可以通过定性分析或关联分析得到,并使apqij∈[-1, 1]。apqij>0表示正的影响(促进作用);apqij<0表示负影响(抑制作用);apqij=0表示无影响;特别地,aijij=1,并且apqij≠aijij,当i≠p,q≠j时。
(2)计算各子系统指标受其它子系统的总影响用apij表示第p个子系统所有指标对第i个子系统的第j项指标的影响apij=∑npq=1apqijXpq则其他三个子系统对第i个子系统的第j项指标的总影响可表示为aij=∑4p=1p≠i∑npq=1apqijXpq,i=1,2,3,4,j=1,2,…,ni(3)子系统指标受其它子系统的综合影响,即子系统指标间协调发展系数Cij可用下式给出Cij=aij/∑4p=1∑npq=1apq,i= 1,2,3,4,j= 1,2,…,ni(4)子系统之间的协调发展系数在求得Cij的基础上,就可以计算子系统i与其它子系统之间的协调发展系数CiCi=∑nij=1CijXij,i= 1,2,3,4然后根据交通运输子系统内部的协调发展系数和子系统之间的协调发展系数,就可以考察整个交通运输系统协调发展的状况。
3.3 交通运输系统的整体协调发展指数定义交通运输的整体协调(度)发展指数为CC=∑4i=1βi(μi1Ui μi2Ci)权重满足 ∑4i=1βi=1,μi1 μi2=1有了交通运输系统的整体协调发展指数,就可以对系统的协调性进行分析,从而可以对交通运输系统的协调程度进行评价。
4 结 语交通运输系统的协调发展是实现交通运输可持续发展的手段,是交通运输系统的发展与社会经济发展、人口、资源、环境相协调,即,各交通运输子系统从传统的偏重数量增长的发展模式转向强调改善发展质量的整体协调发展模式,从而实现交通与人口、社会、经济、资源、环境之间协调发展,以达到交通运输系统的整体效益最优。因此,交通运输系统可持续发展与系统发展协调性的关系体现了目的和手段的关系,协调就是为了保证实现可持续性目标。本文对交通运输系统的协调发展有关问题进行了探讨,并对子系统内部及子系统之间及系统整体的协调发展系数的数量问题进行了初步研究,但其子系统之间的评价指标的确定及量化问题还有待于进一步研究。
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