王慶云，毛保華，張國伍

(北京交通大學(xué)，a.中國綜合交通研究中心；b.綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100044)

0 引言

(1)系統(tǒng)工程思想發(fā)展歷史

系統(tǒng)工程思想源遠(yuǎn)流長，在我國可以追溯到先秦時(shí)期，然而，現(xiàn)代系統(tǒng)工程思想的形成是20世紀(jì)40年代之后的事情[1]。第二次世界大戰(zhàn)后，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)空前增長，同時(shí)也面臨著越來越復(fù)雜的諸多大系統(tǒng)問題，例如，資源過度開采導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境惡化，復(fù)雜系統(tǒng)組織、管理、協(xié)調(diào)、規(guī)劃、計(jì)劃、預(yù)測及控制等涉及的升維問題。這些問題的特點(diǎn)是空間活動(dòng)規(guī)模大而廣，而且頻次越來越多，時(shí)間變化越來越快，層次結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，后果和影響越來越深遠(yuǎn)和廣泛。解決這樣高度復(fù)雜的問題，單靠人腦的智能與經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)無能為力，必須采用科學(xué)的方法。彼時(shí)，信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展大大提高了信息收集、存儲(chǔ)、傳遞和處理的能力，為科學(xué)組織和管理提供了有力手段。系統(tǒng)工程正是在這樣的情況下，首先從軍事和大型工程的研制中產(chǎn)生并逐漸發(fā)展起來。標(biāo)志性案例是阿波羅工程的圓滿成功，使世界各國開始接受系統(tǒng)工程。

著名科學(xué)家錢學(xué)森在不同場合的學(xué)術(shù)報(bào)告中，多次給出系統(tǒng)和系統(tǒng)工程定義[2]。系統(tǒng)是由許多部分組成的一個(gè)整體，系統(tǒng)的概念就是要強(qiáng)調(diào)整體，強(qiáng)調(diào)整體是由相互關(guān)聯(lián)、相互制約的各個(gè)部分組成的。系統(tǒng)工程是從系統(tǒng)的認(rèn)識出發(fā)，將對象系統(tǒng)作為一個(gè)整體來分析和組織實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)；工程是強(qiáng)調(diào)達(dá)到效果，要有具體、可行的措施(實(shí)現(xiàn)路徑)。

我國的交通運(yùn)輸系統(tǒng)處在一個(gè)極其復(fù)雜的自然環(huán)境和不同經(jīng)濟(jì)地理?xiàng)l件下，東西南北的氣候條件和地理、地質(zhì)條件差別很大，加之交通運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)模巨大，運(yùn)輸組織和運(yùn)營管理非常復(fù)雜。如此龐大的系統(tǒng)要在繁雜的經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境中發(fā)揮基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和先導(dǎo)性作用，其難度是可想而知的。

正是由于我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)的這一特點(diǎn)，將系統(tǒng)工程理論與交通運(yùn)輸領(lǐng)域緊密聯(lián)系起來研究具有良好的需求與發(fā)展基礎(chǔ)。系統(tǒng)工程在我國各專業(yè)、各行業(yè)的推廣應(yīng)用中，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程是發(fā)展較快的一門專業(yè)性系統(tǒng)工程。該領(lǐng)域?qū)W術(shù)活動(dòng)非常活躍，已形成諸多有實(shí)力的科研團(tuán)隊(duì)、學(xué)術(shù)期刊及交流平臺。在研究我國交通運(yùn)輸發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題中，不斷向廣度和深度擴(kuò)展，在理論與方法上取得了切實(shí)有效的進(jìn)展。

我國現(xiàn)代系統(tǒng)工程思想的形成是從20世紀(jì)70年代開始的。1978年，錢學(xué)森在文匯報(bào)上發(fā)表了題為“組織管理的技術(shù)-系統(tǒng)工程”的文章[3]。我國的系統(tǒng)工程思想體系強(qiáng)調(diào)以實(shí)際工程系統(tǒng)為研究和應(yīng)用對象，包括3個(gè)層次：①系統(tǒng)工程，它是系統(tǒng)科學(xué)下的技術(shù)層次，指用系統(tǒng)思想直接改造客觀世界的技術(shù)；②系統(tǒng)科學(xué)的方法論層次，包括運(yùn)籌學(xué)、控制論和信息論等；③系統(tǒng)學(xué)，指系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)。1980年，中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)成立后，掀起了社會(huì)系統(tǒng)工程的研究熱潮，涌現(xiàn)出大批系統(tǒng)工程專家和學(xué)者，各門類的專業(yè)委員會(huì)如雨后春筍般成立，系統(tǒng)工程廣泛應(yīng)用到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然等領(lǐng)域。這期間，誕生了3 種系統(tǒng)工程領(lǐng)域內(nèi)的科技期刊：一是1981年中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)主辦的《系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》；二是1984年湖南省系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)主辦的《系統(tǒng)工程》；三是1985年天津大學(xué)主辦的《系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)》。這3個(gè)期刊成為我國系統(tǒng)工程成果發(fā)表的重要平臺。

(2)我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的產(chǎn)生背景

系統(tǒng)工程產(chǎn)生于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求是其發(fā)展的根本動(dòng)力。在系統(tǒng)工程推廣和應(yīng)用過程中，張國伍教授1979年最先將系統(tǒng)工程引入到交通運(yùn)輸領(lǐng)域，并得到中國科學(xué)院院士、中國工業(yè)大系統(tǒng)理論開拓者之一張鐘俊教授的支持。在交通運(yùn)輸與系統(tǒng)工程結(jié)合的過程中，經(jīng)過實(shí)踐、認(rèn)識、再實(shí)踐、再認(rèn)識的探索，完善了交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程思想，形成了交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程學(xué)科，推進(jìn)了交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的理論建設(shè)和工程應(yīng)用。1983年，《系統(tǒng)工程》雜志第1任主編張啟人教授在長沙市公共交通系統(tǒng)工程優(yōu)化科研課題中，為指揮部成員和全國各地來培訓(xùn)的學(xué)員編著了65萬字的《公共交通系統(tǒng)工程概論》。1986年，在張國伍教授倡導(dǎo)下，在中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)旗下成立了交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程專業(yè)委員會(huì)，并將系統(tǒng)工程方法論應(yīng)用于“深圳港口群功能規(guī)劃”“哈爾濱鐵路樞紐作業(yè)組織優(yōu)化”“北京地鐵開通后與地面公交的協(xié)調(diào)”等一系列科研工作中，推動(dòng)了系統(tǒng)工程在交通運(yùn)輸領(lǐng)域全面而廣泛地應(yīng)用。

(3)交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究的主要內(nèi)容

交通運(yùn)輸系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜大系統(tǒng)，是由諸多組成部分(子系統(tǒng))組成的。交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究的主要內(nèi)容包括：交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析、交通運(yùn)輸需求預(yù)測、交通運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化、交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)布局規(guī)劃、運(yùn)輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析、運(yùn)輸系統(tǒng)評價(jià)與決策等共性理論與方法，交通運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理、運(yùn)營、維護(hù)和服務(wù)等實(shí)踐問題，以及交通安全、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)、組織管理、系統(tǒng)仿真和信息服務(wù)技術(shù)等應(yīng)用問題。

我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程方面最早的專著是張國伍教授編著的《交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析》[4]，該書分3篇21 章闡述交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容，重點(diǎn)涵蓋3 部分內(nèi)容：一是關(guān)于系統(tǒng)工程理念的總論；二是交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的理論與方法，包括供需關(guān)系、能力形成機(jī)理、經(jīng)濟(jì)性、安全性、組織與管理、系統(tǒng)評價(jià)，以及決策支持理論；三是交通運(yùn)輸重要子系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展機(jī)理分析。1994年，在對海南省、北京市綜合交通系統(tǒng)，長江干流航運(yùn)發(fā)展戰(zhàn)略，以及哈爾濱鐵路樞紐，深圳港口群發(fā)展，三峽工程航運(yùn)效益等大量研究實(shí)踐基礎(chǔ)上又出版了一本專門的案例集[5]，從應(yīng)用與實(shí)踐角度推進(jìn)了我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的發(fā)展。

交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程有其自身特定的研究領(lǐng)域，是為強(qiáng)化交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展的系統(tǒng)性、全局性與協(xié)調(diào)性而誕生的，并非替代其他專業(yè)或?qū)W科?？偟膩砜?，其主要研究領(lǐng)域可以分為3個(gè)層次：

一是系統(tǒng)工程理論與方法，主要偏重基本理論與方法論層面。這個(gè)層面的問題實(shí)際上是整個(gè)系統(tǒng)工程專業(yè)或?qū)W科的重點(diǎn)內(nèi)容，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的任務(wù)是從專業(yè)角度補(bǔ)充、豐富理論與方法庫中的內(nèi)容。二是交通運(yùn)輸系統(tǒng)自身的運(yùn)行機(jī)理與發(fā)展規(guī)律研究。包括交通運(yùn)輸系統(tǒng)供需的時(shí)空特性，以及全過程能力形成的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全與環(huán)保機(jī)理，還包括組織與管理協(xié)調(diào)機(jī)理、技術(shù)發(fā)展及集成機(jī)理等。三是交通運(yùn)輸系統(tǒng)服務(wù)效能與工程應(yīng)用層面的問題。交通運(yùn)輸作為人類社會(huì)“衣食住行”基本活動(dòng)之一，目標(biāo)是要以較低的資源消耗提供滿意的客貨運(yùn)輸服務(wù)。前者涉及物理、技術(shù)層面的問題，后者涵蓋客貨服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、服務(wù)過程組織與經(jīng)營管理。3層次的內(nèi)容如圖1所示。

圖1 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程理論與方法體系框架Fig.1 Theoretical and methodological framework of transportation systems engineering

1 我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐的演進(jìn)

將系統(tǒng)工程應(yīng)用到我國的交通運(yùn)輸領(lǐng)域，形成我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程學(xué)科并培養(yǎng)交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程人才，歷時(shí)已40 余年。這期間也正是中國改革開放和交通大發(fā)展時(shí)期，根據(jù)該過程開展的相關(guān)活動(dòng)將我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程發(fā)展分為3個(gè)階段。

1.1 起步階段(1980—1986年)

20 世紀(jì)80年代，改革開放大潮推動(dòng)了中國各行各業(yè)的發(fā)展。交通運(yùn)輸作為國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，不僅極不適應(yīng)，而且還嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，供需矛盾非常突出[6]。交通運(yùn)輸業(yè)如何發(fā)展？以什么方式發(fā)展？為此，將系統(tǒng)工程理論與方法應(yīng)用于交通運(yùn)輸系統(tǒng)并形成以交通運(yùn)輸系統(tǒng)為研究對象的技術(shù)理論方法，即交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程，成為應(yīng)運(yùn)而生的必然。

這一階段是我國經(jīng)濟(jì)從單一計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向中國特色社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制改革的時(shí)期，也是西方系統(tǒng)工程思想與成果開始并迅速涌入的時(shí)期。1984年，黨的十二屆三中全會(huì)提出社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)是“在公有制基礎(chǔ)上的、有計(jì)劃的商品經(jīng)濟(jì)”。1987年，黨的十三大指出，新的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制，總體上來說應(yīng)當(dāng)是“國家調(diào)節(jié)市場，市場引導(dǎo)企業(yè)”。

這一階段持續(xù)到80年代后期，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的發(fā)展表現(xiàn)出以下兩個(gè)典型特征：

(1) 系統(tǒng)評估由單目標(biāo)向多目標(biāo)綜合評估發(fā)展。系統(tǒng)工程思想深化了人們對交通運(yùn)輸大系統(tǒng)中不同子系統(tǒng)間發(fā)展目標(biāo)差異的認(rèn)識，交通運(yùn)輸系統(tǒng)中市場化元素的引入使系統(tǒng)中不同(甚至相互沖突的)目標(biāo)的協(xié)調(diào)成為關(guān)注的要點(diǎn)。這個(gè)階段，關(guān)于多目標(biāo)綜合評價(jià)理論與方法，例如，層次分析法、特爾斐法、灰色系統(tǒng)法、模糊綜合評價(jià)法和主成份分析法等得到大量應(yīng)用，學(xué)者們對應(yīng)用中出現(xiàn)的問題也開展了研究[7]。

(2)子系統(tǒng)間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系備受關(guān)注。系統(tǒng)工程的一個(gè)重要思想是全局觀，即強(qiáng)調(diào)相互作用的各組成部分的綜合效果，從而子系統(tǒng)之間的相互作用原理及其建模是一個(gè)需要解決的重要問題。在這方面，麻省理工學(xué)院福瑞斯特(J.W.Forrester)教授1956年基于系統(tǒng)論、控制論和信息論提出的一種結(jié)構(gòu)化研究方法，即系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamics,SD)方法受到廣泛關(guān)注并得到大量應(yīng)用[8]。

這一階段交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的發(fā)展成果有：1980年在北方交通大學(xué)管理科學(xué)研究所建立了我國第一個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究室，1982年招收了第一批以運(yùn)輸系統(tǒng)工程為培養(yǎng)目標(biāo)的碩士研究生；1986年該研究室參照奧地利維也納國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(IIASA)升格為我國第一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所；同年，中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程專業(yè)委員會(huì)獲準(zhǔn)設(shè)立[9]。標(biāo)志著我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程正式進(jìn)入了解決交通運(yùn)輸實(shí)際問題的階段，“哈爾濱鐵路樞紐站群分工與功能優(yōu)化”“北京地鐵環(huán)線開通后與地面公交的協(xié)調(diào)與優(yōu)化”等工程實(shí)踐研究成果也是在這一階段完成的。

1.2 快速發(fā)展階段(1987—2000年)

不同運(yùn)輸方式有自身技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，正是這種技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性滿足了極其復(fù)雜的交通運(yùn)輸需求，交通運(yùn)輸系統(tǒng)的復(fù)雜性加快了系統(tǒng)工程的縱深應(yīng)用。當(dāng)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的子系統(tǒng)，即某種運(yùn)輸方式發(fā)展水平達(dá)到一定程度時(shí)，由各種運(yùn)輸方式組成的交通運(yùn)輸系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)與優(yōu)化問題就提到了議事日程。交通運(yùn)輸系統(tǒng)的組合優(yōu)化或集成優(yōu)化問題是交通運(yùn)輸系統(tǒng)整體優(yōu)化研究的重點(diǎn)，該問題既涉及子系統(tǒng)(運(yùn)輸方式)的組合，也涉及子系統(tǒng)的銜接。而且，交通運(yùn)輸系統(tǒng)(包括每種運(yùn)輸方式自身)都由交通基礎(chǔ)設(shè)施(交通線路、節(jié)點(diǎn)、樞紐)、運(yùn)載工具、運(yùn)輸組織、制度和經(jīng)濟(jì)要素等基本功能元素組成，其中交通基礎(chǔ)設(shè)施對運(yùn)載工具運(yùn)用和運(yùn)輸組織具有重要的前定性；運(yùn)行制度決定著運(yùn)輸系統(tǒng)的組織行為；而經(jīng)濟(jì)要素又深刻影響運(yùn)輸需求的表現(xiàn)形式。

這一階段持續(xù)到20 世紀(jì)末，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究與實(shí)踐有以下3個(gè)特征：

(1)運(yùn)用系統(tǒng)工程思想促進(jìn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)組合優(yōu)化成為焦點(diǎn)。交通運(yùn)輸系統(tǒng)各組成部分是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的，從功能上看，各部分既有可能存在替代競爭性，也存在銜接互補(bǔ)性[10]。研究更好地發(fā)揮運(yùn)輸系統(tǒng)的整體功能[11]，使運(yùn)輸供需實(shí)現(xiàn)安全、高效匹配，是交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的重要任務(wù)。

(2)隨著20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的亞洲金融危機(jī)，基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展規(guī)劃受到更大重視，對交通發(fā)展總體目標(biāo)、長遠(yuǎn)規(guī)劃及戰(zhàn)略步驟的研究更加深入[12]。這一時(shí)期，國家提出了“五縱七橫”國道主干線、“兩橫一縱兩網(wǎng)”和長江、珠江出海深水航道建設(shè)規(guī)劃[13]。交通部通過1993年和1998年兩輪機(jī)構(gòu)改革，在轉(zhuǎn)變職能、精簡人員、加強(qiáng)行業(yè)管理方面取得了積極進(jìn)展。京九鐵路以6 次大提速為標(biāo)志的鐵路服務(wù)水平提升技術(shù)、高速公路建設(shè)成套技術(shù)、深水基礎(chǔ)大跨度橋梁和長大隧道建設(shè)技術(shù)、水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)、集裝箱運(yùn)輸電子信息傳輸技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)、全球衛(wèi)星定位遙感技術(shù)，以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)等也取得重要進(jìn)展。

(3)交通結(jié)構(gòu)變化與區(qū)域資源配置優(yōu)化受到重視。公路經(jīng)過20 世紀(jì)80年代以來的快速發(fā)展，20世紀(jì)90年代后承擔(dān)的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量開始超過鐵路。這一時(shí)期，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程還關(guān)注到區(qū)域交通資源的優(yōu)化配置問題，包括改革開放以來快速發(fā)展的城鎮(zhèn)化引發(fā)的交通問題[14]。關(guān)于政府與市場關(guān)系作用下的交通資源優(yōu)化，京滬高鐵采用磁浮還是輪軌技術(shù)的爭論，如何認(rèn)識評估三峽工程的綜合效果等受到廣泛重視。

這個(gè)時(shí)期的工作奠定了我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的理論與方法體系，其標(biāo)志性成果是張國伍教授1991年主編出版的《交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析》，形成的主要成果包括：交通運(yùn)輸系統(tǒng)需求與供給分析理論、交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)布局方法、交通運(yùn)輸通道規(guī)劃方法、交通運(yùn)輸樞紐分析，以及城市交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析與優(yōu)化等[4]。

這一時(shí)期，國務(wù)院學(xué)位辦1987年批準(zhǔn)在北方交通大學(xué)(現(xiàn)北京交通大學(xué))設(shè)立以交通運(yùn)輸為特色的“系統(tǒng)工程”碩士點(diǎn)，該學(xué)科1996年獲博士學(xué)位授予權(quán)。而且，1996年國家還批準(zhǔn)在該校設(shè)立了側(cè)重方法論的“系統(tǒng)分析與集成”理學(xué)碩士點(diǎn)[9]，推動(dòng)了我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐的發(fā)展。

1.3 成熟與全面發(fā)展階段(2001年—至今)

這一時(shí)期從21 世紀(jì)初至今，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究的成熟有兩項(xiàng)重要標(biāo)志，一是理論體系的發(fā)展與成熟，包括交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論和綜合交通發(fā)展理論，兩項(xiàng)理論都是系統(tǒng)科學(xué)[15]和系統(tǒng)工程思想的產(chǎn)物。二是運(yùn)用上述理論解決中國交通現(xiàn)實(shí)問題和發(fā)展問題的能力趨于成熟[16]。

交通規(guī)劃是典型的需要運(yùn)用系統(tǒng)工程思想分析研究的問題。宏觀層面看，規(guī)劃需要從戰(zhàn)略層面考慮生產(chǎn)力布局[17]，包括交通運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和先導(dǎo)性等作用的體現(xiàn)。中觀層面上，需要研究解決各交通運(yùn)輸方式間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)系及與交通相關(guān)領(lǐng)域(可替代運(yùn)輸)問題[18]。微觀層面上，重點(diǎn)在于交通運(yùn)輸系統(tǒng)效率的提高，包括：運(yùn)輸效率、技術(shù)效率及運(yùn)輸系統(tǒng)中固定設(shè)施系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)施系統(tǒng)和組織控制系統(tǒng)的組合效率的提高等。

將交通系統(tǒng)工程理論應(yīng)用于解決綜合交通體系一體化協(xié)同發(fā)展的問題，要將以往的綜合交通理論只注重與技術(shù)經(jīng)濟(jì)互補(bǔ)性，轉(zhuǎn)化為更加關(guān)注交通運(yùn)輸系統(tǒng)的技術(shù)配置與資源配置有機(jī)結(jié)合的整體優(yōu)化和組合效率，關(guān)注交通系統(tǒng)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)[19]。從系統(tǒng)整體發(fā)展的視角和邏輯關(guān)系分析交通運(yùn)輸對象系統(tǒng)，包括：交通運(yùn)輸系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境相互依存關(guān)系，交通運(yùn)輸系統(tǒng)自身演化的內(nèi)在規(guī)律，統(tǒng)一交通運(yùn)輸系統(tǒng)各子系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行規(guī)則。

這一階段的主要標(biāo)志有以下幾方面：

(1)以交通運(yùn)輸為特色的“系統(tǒng)工程”學(xué)科在西南交通大學(xué)、中南大學(xué)等諸多高校設(shè)立并獲得重要發(fā)展。經(jīng)過多年考察，中國科協(xié)2000年正式批準(zhǔn)了“交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息”學(xué)報(bào)的創(chuàng)刊申請，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程專業(yè)委員會(huì)成為中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)中最活躍的二級分支機(jī)構(gòu)之一，創(chuàng)辦了專供交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程領(lǐng)域?qū)＜遗c學(xué)者探討交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展中的熱點(diǎn)問題的“交通‘7+1’論壇”“中國交通高層論壇”等系列學(xué)術(shù)平臺[9]，這些論壇至今已無間斷主辦了16年。

(2)國家對交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展功能進(jìn)行調(diào)整，強(qiáng)調(diào)頂層設(shè)計(jì)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究在國家與區(qū)域各層面受到廣泛重視[17]。2003年國務(wù)院將國家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、對外貿(mào)易經(jīng)濟(jì)合作部合并改組為國家發(fā)展和改革委員會(huì)(發(fā)展和改革委)。2008年，國家民用航空局、國家郵政局由新設(shè)的交通運(yùn)輸部管理。2013年，交通運(yùn)輸部統(tǒng)籌規(guī)劃鐵路、公路、水路和民航發(fā)展，城市交通系統(tǒng)的管理也劃歸交通運(yùn)輸部，加快了我國綜合交通運(yùn)輸體系的建設(shè)。

(3) 我國交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展的科技水平[20]、整體性水平與解決復(fù)雜問題[21-22]的水平顯著提高，取得大批重要成果。工程實(shí)踐層面上，青藏鐵路、京津城際、杭州灣大橋、京滬高鐵、珠港澳大橋和大興國際機(jī)場等一系列具有國際領(lǐng)先水準(zhǔn)的重大工程先后投產(chǎn)。從交通角度全面、有力地支撐了我國小康社會(huì)的建設(shè)[23]。

可以說，這一時(shí)期系統(tǒng)工程的發(fā)展是在將系統(tǒng)科學(xué)的理論與方法用來解決交通運(yùn)輸系統(tǒng)問題的同時(shí)，推進(jìn)了我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的理論方法及其實(shí)踐的創(chuàng)新[24]，逐步擺脫了前蘇聯(lián)式綜合交通運(yùn)輸理論框架的局限。在不斷探索和應(yīng)用中，在交通運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)理分析、交通運(yùn)輸系統(tǒng)綜合規(guī)劃方法及綜合交通系統(tǒng)發(fā)展理論與實(shí)踐領(lǐng)域均取得了重要進(jìn)展[25]，基本形成了中國特色的系統(tǒng)科學(xué)引領(lǐng)下的交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程理論方法，標(biāo)志著系統(tǒng)工程在我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用日臻完善。

2 我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的發(fā)展分析

系統(tǒng)科學(xué)中一條重要原理是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)環(huán)境以及它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系決定著系統(tǒng)功能的整體性水平，即系統(tǒng)功能是結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部環(huán)境綜合集成的結(jié)果。針對還原論方法處理不了的系統(tǒng)整體性問題，特別是復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)問題，錢學(xué)森提出將還原論和整體論方法結(jié)合起來的方法，即系統(tǒng)論方法。他強(qiáng)調(diào)應(yīng)用系統(tǒng)論方法研究系統(tǒng)時(shí)，也不要將系統(tǒng)分解處理，在進(jìn)行分解研究的基礎(chǔ)上再集成到系統(tǒng)整體，可實(shí)現(xiàn)“1+1＞2”的效果，實(shí)現(xiàn)從整體研究和解決問題的目的[2]。交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程就是將交通運(yùn)輸系統(tǒng)活動(dòng)的全過程看作一個(gè)整體進(jìn)行研究的，當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和環(huán)境發(fā)生變化，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的研究內(nèi)容也將發(fā)生變化。

2.1 系統(tǒng)論視角下交通運(yùn)輸系統(tǒng)的演化

由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、特性、行為、功能等隨時(shí)間的推移而不斷發(fā)生變化，演化性是系統(tǒng)的普遍特性[24]。如果從足夠大的時(shí)間尺度上看，任何系統(tǒng)都是演化系統(tǒng)，都處于快或慢的演化之中[15]。交通運(yùn)輸系統(tǒng)的演化，其動(dòng)力可以來自系統(tǒng)內(nèi)部，即組分之間的合作、競爭、矛盾等，從而導(dǎo)致系統(tǒng)規(guī)模的改變；也可以來自外部環(huán)境，即系統(tǒng)環(huán)境的變化、環(huán)境與系統(tǒng)相互聯(lián)系和相互作用方式的變化，包括組分特性、結(jié)構(gòu)方式的改變等，最終導(dǎo)致系統(tǒng)整體特性和功能的改變。我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)具有對不同區(qū)域環(huán)境的依賴性，經(jīng)濟(jì)、地理環(huán)境的差異對運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)輸過程的影響導(dǎo)致了不同區(qū)域運(yùn)輸系統(tǒng)整體性的重要差異。

從系統(tǒng)論的視角觀察交通運(yùn)輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，交通運(yùn)輸系統(tǒng)可表達(dá)為多元素的集合，其中經(jīng)濟(jì)和制度要素是集合中的基本要素。各要素或各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)作用，成為推動(dòng)交通運(yùn)輸系統(tǒng)演化的主要?jiǎng)右颉?/p>

2.2 系統(tǒng)論視角下交通運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和環(huán)境分析

(1)供求關(guān)系構(gòu)成的動(dòng)態(tài)演化系統(tǒng)

在市場經(jīng)濟(jì)中，交通運(yùn)輸系統(tǒng)是由運(yùn)輸供給(取決于交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營能力)與運(yùn)輸需求之間的復(fù)雜關(guān)系構(gòu)成的動(dòng)態(tài)演化系統(tǒng)，負(fù)責(zé)承擔(dān)主體運(yùn)輸服務(wù)；貨主或旅客是運(yùn)輸服務(wù)的消費(fèi)者，是交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)場所效用和時(shí)間效用的受眾。交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)(樞紐、節(jié)點(diǎn)等)、運(yùn)載工具、運(yùn)輸組織、制度、經(jīng)濟(jì)要素和經(jīng)濟(jì)空間等形成了滿足經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)需求的交通運(yùn)輸系統(tǒng)。

(2)交通運(yùn)輸系統(tǒng)自組織演化機(jī)制

從交通運(yùn)輸系統(tǒng)的自組織演化機(jī)制分析，交通運(yùn)輸系統(tǒng)的開放性、非平衡性和非線性等特征[25]，決定了交通運(yùn)輸系統(tǒng)演化的機(jī)制特征，即系統(tǒng)內(nèi)部競爭與協(xié)作，系統(tǒng)發(fā)展的漸變與突變，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分叉與選擇，及系統(tǒng)演化的混沌與有序[26]。在信息技術(shù)普及的當(dāng)下，信息已成為引導(dǎo)系統(tǒng)達(dá)到某種形態(tài)的必不可少的推動(dòng)因素。

(3)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的技術(shù)要素和非技術(shù)要素

交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程構(gòu)成的諸多要素中，技術(shù)要素和非技術(shù)要素的整體統(tǒng)一至關(guān)重要。這里，技術(shù)要素構(gòu)成了交通系統(tǒng)工程的基本內(nèi)涵，在交通運(yùn)輸系統(tǒng)的工程活動(dòng)中，任何一項(xiàng)活動(dòng)都是各種技術(shù)的集成，所有交通運(yùn)輸方式之間的銜接優(yōu)化和整合都依托于技術(shù)的保障。非技術(shù)要素是交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要內(nèi)涵，兩者相互關(guān)聯(lián)、相互制約、相互促進(jìn)。交通運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展，既取決于基本內(nèi)涵所表達(dá)的科學(xué)、技術(shù)要素本身的狀況和性質(zhì)，也取決于非技術(shù)要素所表達(dá)的一定歷史時(shí)期社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化和政治等因素的狀況。

(4)技術(shù)要素對交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的作用

單從技術(shù)要素分析，技術(shù)是交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的專業(yè)組成要素，若干技術(shù)的系統(tǒng)集成構(gòu)成交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的基本形態(tài)。在一定時(shí)限范圍內(nèi)，或在一定環(huán)境條件下，技術(shù)對交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要性，在于有序、有效的合理集成，并形成技術(shù)效率較高的有效的結(jié)構(gòu)-功能形態(tài)。技術(shù)只有在有效地、合理“嵌入”交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，才能得到有效的應(yīng)用和發(fā)展，并對交通運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)化、升級發(fā)揮作用。同時(shí)也將改善原有運(yùn)輸系統(tǒng)本身的技術(shù)性能，催生新的先進(jìn)運(yùn)輸方式的誕生。

技術(shù)的作用，使交通運(yùn)輸系統(tǒng)自身優(yōu)勢的特征更加聚焦于整體性、系統(tǒng)性和集成性。例如，各種運(yùn)輸方式間的相互銜接、優(yōu)化組合、優(yōu)勢互補(bǔ)，樞紐中的自組織，以及供應(yīng)鏈、運(yùn)輸鏈的服務(wù)等，都需要運(yùn)用系統(tǒng)工程思想、方法、理論、技術(shù)統(tǒng)籌考慮。

在現(xiàn)代技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，技術(shù)創(chuàng)新與賦能使交通運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度更加緊密，加之以前單獨(dú)的指數(shù)型加速技術(shù)，已經(jīng)開始與其他獨(dú)立指數(shù)型加速技術(shù)融合起來，從而極大地提高了交通運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)同性和服務(wù)質(zhì)量，也極大地提高了交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的能級。

2.3 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程理論的演進(jìn)

我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程作為一門專業(yè)性的系統(tǒng)工程，其理論建設(shè)始終與我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域的實(shí)際需要緊密結(jié)合，從應(yīng)用交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程理論方法研究我國的交通發(fā)展問題角度看，不同發(fā)展階段，有不同的交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展理論，交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程始終從交通運(yùn)輸發(fā)展中的現(xiàn)實(shí)問題出發(fā)，研究理論、應(yīng)用理論和發(fā)展理論。交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程理論的演進(jìn)路徑，既是一種“認(rèn)識-實(shí)踐-再認(rèn)識-再實(shí)踐”的理論形成路徑，也體現(xiàn)了“理論-實(shí)踐-再理論-再實(shí)踐”的理論升華過程。從理論結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用看，理論研究需要注重實(shí)用性，而實(shí)際問題的解決更需要注重理論指導(dǎo)和科學(xué)性。

2.4 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究范圍的拓展

交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程是以交通運(yùn)輸系統(tǒng)的整個(gè)交通運(yùn)輸活動(dòng)為研究對象，在研究現(xiàn)實(shí)問題的過程中，對交通運(yùn)輸系統(tǒng)構(gòu)成要素的認(rèn)識也在不斷深化，較為明顯的變化是，從“單一交通運(yùn)輸系統(tǒng)論”到更多地關(guān)注與交通運(yùn)輸系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的各種要素。例如，將交通運(yùn)輸系統(tǒng)的整個(gè)交通運(yùn)輸活動(dòng)擴(kuò)展為“自系統(tǒng)+融合系統(tǒng)和外部系統(tǒng)”的集成，即既是一個(gè)由基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)載工具和裝備、管理控制系統(tǒng)、運(yùn)輸服務(wù)對象及承運(yùn)主體等要素組成的實(shí)體系統(tǒng)，也是一個(gè)由運(yùn)輸供給與運(yùn)輸需求雙方間復(fù)雜關(guān)系構(gòu)成的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，既有自身“硬件”“軟件”的約束，也有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步和制度創(chuàng)新等影響交通運(yùn)輸系統(tǒng)集成效應(yīng)的因素。當(dāng)今發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)間的融合已成為常態(tài)，而且新技術(shù)的作用既使這種融合成為可能，又使融合后的產(chǎn)業(yè)從中受益。現(xiàn)實(shí)中交通系統(tǒng)工程研究范圍的拓展是必要的。

從交通系統(tǒng)工程研究范圍的拓展考慮，系統(tǒng)的集合形式應(yīng)為一個(gè)多元素的集合，交通運(yùn)輸系統(tǒng)=｛交通網(wǎng)絡(luò),經(jīng)濟(jì)要素,經(jīng)濟(jì)空間,技術(shù)進(jìn)步，運(yùn)輸組織,制度，…｝。其中，交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)要素、經(jīng)濟(jì)空間是運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)體部分；技術(shù)進(jìn)步是嵌入其中的；運(yùn)輸組織和制度(規(guī)則等)決定了市場上運(yùn)輸供給與需求的復(fù)雜關(guān)系。在交通運(yùn)輸系統(tǒng)的集合中，交通基礎(chǔ)設(shè)施具有對運(yùn)輸裝備及運(yùn)行管理系統(tǒng)的前定性。而交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)又受到自然空間的約束，使其對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生固有的空間距離、時(shí)間距離及經(jīng)濟(jì)距離。交通運(yùn)輸系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互關(guān)聯(lián)作用，又構(gòu)成了交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的適應(yīng)性系統(tǒng)，從理論上解決了交通運(yùn)輸系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)同性問題[12]。

從交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)在邏輯分析，運(yùn)輸主體依托于一定的交通網(wǎng)絡(luò)和制度安排所決定的選擇集，完成運(yùn)輸服務(wù)對象所要求的經(jīng)濟(jì)空間位移和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和效用，其演化過程關(guān)聯(lián)于交通運(yùn)輸相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式、運(yùn)輸組織與管理模式，以及客貨運(yùn)輸行為，并產(chǎn)生一系列后續(xù)變化。這些成為交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究范圍拓展的重要內(nèi)涵。交通運(yùn)輸系統(tǒng)演化的形式與內(nèi)容如圖2所示。

圖2 交通運(yùn)輸系統(tǒng)演化的形式與內(nèi)容Fig.2 Evolution logic and content of transportation systems

人類可持續(xù)發(fā)展對交通運(yùn)輸提出新要求。這一要求實(shí)際是增加約束條件，即減少對資源的使用，減少污染排放，減少交通運(yùn)輸?shù)氖褂寐?。例如，碳中和、零排放以及提倡少出行、少開車和少坐車等。針對諸多約束條件下的交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程，需要有相應(yīng)的新理念、新理論，使諸多經(jīng)濟(jì)社會(huì)作用因素的偏向性，發(fā)力于人類可持續(xù)發(fā)展的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，進(jìn)而完善交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的理論體系

2.5 系統(tǒng)工程思想下交通發(fā)展理論的完善

系統(tǒng)工程在我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用中形成了兩大交通發(fā)展理論：交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析和綜合交通發(fā)展理論[27]。交通運(yùn)輸分析是系統(tǒng)科學(xué)理論在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，這個(gè)理論體系注重交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)空間布局的宏觀關(guān)聯(lián)，以及交通運(yùn)輸系統(tǒng)及其各運(yùn)輸方式之間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)系，其理論基礎(chǔ)是生產(chǎn)力布局理論和系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)工程、系統(tǒng)分析理論。內(nèi)容包括：交通運(yùn)輸系統(tǒng)需求與供給、交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、交通運(yùn)輸通道、交通運(yùn)輸樞紐和城市交通運(yùn)輸分析等。

綜合交通發(fā)展理論，其理論基礎(chǔ)偏重于各種運(yùn)輸方式基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征的優(yōu)勢比較上的優(yōu)化，或者說是技術(shù)經(jīng)濟(jì)互補(bǔ)性[16]。實(shí)際上，該理論的形成也是基于系統(tǒng)科學(xué)原理。交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析偏重于運(yùn)輸系統(tǒng)的技術(shù)配置，綜合交通發(fā)展理論所提出的系統(tǒng)優(yōu)化思想偏重于資源配置后的整體優(yōu)化和組合效率[24]，兩者構(gòu)成了一個(gè)理論集成體系。在發(fā)展過程中，兩個(gè)分支也在不斷地融合。從技術(shù)方法、應(yīng)用理論和基礎(chǔ)理論等層面分析研究交通運(yùn)輸系統(tǒng)問題，形成的理論和方法充分體現(xiàn)了系統(tǒng)工程思想、系統(tǒng)科學(xué)理論及交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程關(guān)聯(lián)理論的支撐。

3 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程演進(jìn)中的重要議題

交通運(yùn)輸系統(tǒng)演進(jìn)的過程中，影響最大的是技術(shù)要素[28]。技術(shù)要素不僅是交通運(yùn)輸系統(tǒng)的基本要素，更是體現(xiàn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程特色的專業(yè)組成要素，也是構(gòu)成交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程基本形態(tài)的重要要素。技術(shù)要素引起的交通運(yùn)輸系統(tǒng)的變化將直接轉(zhuǎn)換到交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程中，這些影響主要體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 不同運(yùn)輸方式技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征的變化

技術(shù)要素驅(qū)動(dòng)下，各種交通運(yùn)輸方式的安全、經(jīng)濟(jì)、快速、環(huán)保、舒適和便捷等技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征都會(huì)發(fā)生變化，這些變化無疑會(huì)影響交通運(yùn)輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)成。例如，鐵路旅客運(yùn)輸系統(tǒng)在技術(shù)要素作用下，經(jīng)歷了由傳統(tǒng)鐵路到高速鐵路，再到磁懸浮鐵路，未來可能將到真空磁懸浮高速鐵路等過程，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、速度和舒適度而言，優(yōu)勢越來越突出。水運(yùn)的港口碼頭、運(yùn)輸樞紐和集散中心等，在技術(shù)要素作用下，自動(dòng)化、智能化運(yùn)營水平不斷提高，不僅體現(xiàn)了技術(shù)要素提升的效率，還改變著水路、陸路運(yùn)輸方式的經(jīng)濟(jì)性與市場競爭關(guān)系。

3.2 復(fù)雜環(huán)境下交通運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)同性

在未來新技術(shù)支撐下，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)輸方式的有機(jī)銜接將更加容易，交通運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)同性將明顯增強(qiáng)。從事交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究和實(shí)踐的人們都會(huì)體會(huì)到，在交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程中最難解決的理論和實(shí)踐問題是各種運(yùn)輸方式組合后的整體優(yōu)化，即一直強(qiáng)調(diào)的一體化運(yùn)輸系統(tǒng)[29]。整體優(yōu)化和一體化，如果沒有先進(jìn)的信息技術(shù)、新計(jì)算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等與交通運(yùn)輸系統(tǒng)融為一體，單靠人為組織管理和協(xié)調(diào)，那是不可能實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)輸方式協(xié)同的。如何及時(shí)利用新技術(shù)，解決復(fù)雜環(huán)境下多方式、多環(huán)節(jié)的協(xié)同障礙，兌現(xiàn)技術(shù)發(fā)展帶來的紅利，是交通運(yùn)輸系統(tǒng)協(xié)同性研究的重要任務(wù)。

3.3 交通行為的改變

技術(shù)要素影響并將改變交通行為，具體體現(xiàn)在人們在出行和貨運(yùn)方式的選擇上，尤其是在供需關(guān)系變化較為顯著的大都市交通和城市交通領(lǐng)域。技術(shù)要素的變化降低了人們優(yōu)化交通選擇行為的代價(jià)，使客貨運(yùn)輸供需匹配過程更富彈性[30]。

近年來，通過智能手機(jī)對共享單車、公共交通出行線路與網(wǎng)約車的選擇，顯著改變了人們的出行習(xí)慣，出租車街頭隨機(jī)攬客比例大幅度降低，“預(yù)約”成為越來越普及的“打的”方式，而網(wǎng)上購物也顯著降低了居民通過實(shí)體店購物的比例，降低了城市道路上購物出行的交通量。未來自動(dòng)駕駛技術(shù)推動(dòng)下，共享汽車的推廣或許將降低人們對私家車擁有的欲望，并改變城市交通結(jié)構(gòu)。

3.4 時(shí)空元素的變化

交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)決定著經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的空間、時(shí)間及經(jīng)濟(jì)距離，因?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸?shù)谋举|(zhì)是人員和貨物在空間的位移。這里，位移的效率是由運(yùn)輸速度及其所依賴的交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)輸工具決定的，技術(shù)要素的變化帶來了快速和協(xié)同，無疑將縮短運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間距離。

從交通運(yùn)輸系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互作用看，交通運(yùn)輸作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)運(yùn)行的一種衍生活動(dòng)，未來在區(qū)域產(chǎn)業(yè)體系優(yōu)化背景下的空間距離可能將發(fā)生變化。例如，隨著住房供給條件的改善，就近就業(yè)將改變職住結(jié)構(gòu)，降低城市居民的出行距離；而3D 打印、就近制造將顯著縮短產(chǎn)銷地之間的距離，從而縮小運(yùn)輸距離與運(yùn)輸規(guī)模[28]。

因此，技術(shù)要素對社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響，將造成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和資源配置的改變、貨物倉儲(chǔ)方式的改變、貨物物流及供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的調(diào)整，進(jìn)而作用到交通運(yùn)輸系統(tǒng)。生產(chǎn)方式、流通方式和交換手段的變化都將從時(shí)空角度影響交通運(yùn)輸系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和組合效率。

3.5 要素變化的效果分析

作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，交通運(yùn)輸系統(tǒng)的市場需求是交通運(yùn)輸系統(tǒng)變化的拉動(dòng)力，決定交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程演化的進(jìn)程；技術(shù)革命是交通運(yùn)輸系統(tǒng)變化的推動(dòng)力，決定交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的形態(tài)；制度創(chuàng)新和政策措施是交通運(yùn)輸系統(tǒng)能否運(yùn)行的重要因素，決定交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程對變化中運(yùn)輸系統(tǒng)研究方向的選擇。

總之，人類社會(huì)活動(dòng)規(guī)模不斷增長給全球有限資源帶來的可持續(xù)發(fā)展壓力將是未來交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展的硬約束，決定交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究的邊界條件。從系統(tǒng)角度評估各類技術(shù)、組織模式、產(chǎn)品供給特性以及服務(wù)效能的效果是面臨的另一項(xiàng)重要任務(wù)。

4 結(jié)論與討論

我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的發(fā)展已有40年歷史，回顧其成長歷史，可以得到以下幾點(diǎn)基本結(jié)論。

(1)我國綜合交通系統(tǒng)發(fā)展水平的提高與國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的增長增加了交通運(yùn)輸系統(tǒng)問題的復(fù)雜性，使得交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)主要涉及可持續(xù)發(fā)展、提升服務(wù)效能、降本節(jié)耗及安全保障等方面。交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究的主要領(lǐng)域如圖3所示。

圖3 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究的主要領(lǐng)域Fig.3 Coming key fields of transportation systems engineering

(2)復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境與資源壓力增加了交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程問題的難度。一方面，我國社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)過長期、快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施水平已經(jīng)有了顯著改善，我國的城市化以及部分一線城市地區(qū)機(jī)動(dòng)化水平已接近資源限界，交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展面臨戰(zhàn)略選擇。另一方面，我國提出的“碳達(dá)峰，碳中和”戰(zhàn)略對交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展提出了新的要求。如何在這兩大背景因素約束下，做好交通強(qiáng)國建設(shè)工作，實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國綱要的目標(biāo)，需要深入研究。

(3)交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程問題的重點(diǎn)向復(fù)雜性的縱深發(fā)展，需要協(xié)調(diào)的因素?cái)?shù)量、問題深度及其不確定性進(jìn)一步增加。交通運(yùn)輸系統(tǒng)中出現(xiàn)了許多新業(yè)態(tài)、新模式，包括新的供需模式，這些問題一方面值得研究和完善，另一方面，如何從政府與市場角度，以更加長遠(yuǎn)的角度、更加系統(tǒng)的視角去研究其應(yīng)對與交通結(jié)構(gòu)引導(dǎo)策略[31]也值得深思。

(4) 新技術(shù)給交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展帶來了新機(jī)遇，同時(shí)也可能對既有交通運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展帶來更迅速的變革需求與更嚴(yán)峻的經(jīng)營挑戰(zhàn)。作為支撐社會(huì)與經(jīng)濟(jì)長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略的基本元素，如何結(jié)合我國不同區(qū)域的自然地理環(huán)境條件，從系統(tǒng)工程角度研究選擇適合我國國情的未來交通運(yùn)輸技術(shù)體系及發(fā)展實(shí)施路徑是復(fù)雜而重要的課題。