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1引言   傳統(tǒng)的對(duì)城市交通方式結(jié)構(gòu)的研究主要集中于四階段法中的交通方式劃分預(yù)測模型，包括集計(jì)模型與非集計(jì)模型，通過模型的計(jì)算得到各交通方式分擔(dān)率，進(jìn)而完成各交通方式客運(yùn)量預(yù)測。城市交通方式結(jié)構(gòu)是城市交通系統(tǒng)中不同交通方式所承擔(dān)的交通量比例關(guān)系，這種比例關(guān)系反映了不同交通方式在交通系統(tǒng)中的功能與地位［1］。本文應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法研究城市交通方式結(jié)構(gòu)的變化趨勢，核心圍繞城市交通方式結(jié)構(gòu)的計(jì)算公式，即各交通方式的出行量在居民總出行量中所占的比例，分析城市交通系統(tǒng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、居民出行特征、交通供需、交通能耗、交通污染、交通政策等因素，構(gòu)建城市交通方式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用實(shí)例研究來模擬城市交通方式結(jié)構(gòu)發(fā)展變化趨勢。   2系統(tǒng)分析與模型構(gòu)建   系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的問題是源自反饋機(jī)制的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題，城市交通問題的系統(tǒng)是復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的、開放的，具有反饋結(jié)構(gòu)，它本質(zhì)上就屬于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題，因此應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模是可行的。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法可以很好的適用于研究城市與交通系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專門研究內(nèi)部因果關(guān)系作用下的系統(tǒng)發(fā)展動(dòng)態(tài)過程，能對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展及其趨勢進(jìn)行考察，能作長期的動(dòng)態(tài)戰(zhàn)略性的定量分析研究，是研究交通系統(tǒng)的良好工具。   2．1確定問題   大城市出現(xiàn)嚴(yán)重的城市交通擁堵現(xiàn)象，環(huán)境污染、能源消耗問題，影響城市的生產(chǎn)生活以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。改善城市交通運(yùn)行狀況的交通政策很多，但效果相差十分明顯。構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，模擬在不同交通政策下城市交通方式結(jié)構(gòu)及相關(guān)影響因素的動(dòng)態(tài)變化趨勢，如城市交通方式結(jié)構(gòu)、城市交通基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)輸工具、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市居民出行需求。為了使模型能反映政策執(zhí)行與實(shí)施的有效性與客觀效果，模型中引入政策的評(píng)估的指標(biāo)與準(zhǔn)則，如模型中的污染、能耗、道路交通負(fù)荷等指標(biāo)。   2．2系統(tǒng)的界限   劃定系統(tǒng)界限時(shí)，應(yīng)把那些產(chǎn)生所感興趣的系統(tǒng)行為的必需的變量劃進(jìn)界限內(nèi)。能不劃入的就盡量不劃入，能集中簡化的就加以簡化。該模型目的是研究城市交通方式結(jié)構(gòu)及城市交通運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)演變趨勢。主要對(duì)常規(guī)公交、軌道交通、出租車、小汽車進(jìn)行研究。系統(tǒng)界限大體包括下述內(nèi)容:①城市社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展;②城市居民出行需求;③各交通方式客運(yùn)量、出行量、客運(yùn)周轉(zhuǎn)量;④道路交通負(fù)荷;⑤交通尾氣污染、交通能耗;⑥交通政策因素:交通投資政策、小汽車需求管理政策、公交優(yōu)先政策、出租車管理政策。   2．3系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的系統(tǒng)要素分析   2．3．1主要的模塊要素分析   2．3．1．1城市社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素①GDP;②城市人口;③小汽車保有量。   2．3．1．2交通需求   ①居民出行強(qiáng)度、居民出行量;②軌道交通平均乘距、軌道交通客運(yùn)量、軌道交通出行量;③公交車平均乘距、公交車日均行駛里程、公交車客運(yùn)量、公交車出行量;④出租車服務(wù)次數(shù)、出租車平均載客人次、出租車平均乘距、出租車日均行駛里程、出租車客運(yùn)量、出租車出行量;⑤小汽車出行次數(shù)、小汽車平均載客人次、小汽車平均運(yùn)距、小汽車日均行駛里程、小汽車客運(yùn)量、小汽車出行量。     2．3．1．3交通供給   ①軌道交通線路長度、軌道交通車輛;②公交車線路長度、公交車;③出租車保有量。   2．3．1．4道路交通負(fù)荷   ①道路交通負(fù)荷;②小汽車道路交通量;③公交車道路交通量;④出租車道路交通量。   2．3．1．5交通尾氣污染及交通能耗   ①軌道交通能耗因子、軌道交通尾氣排放因子、軌道交通客運(yùn)周轉(zhuǎn)量;②公交車能耗因子、公交車尾氣排放因子、公交車客運(yùn)周轉(zhuǎn)量;③出租車能耗因子、出租車尾氣排放因子、出租車客運(yùn)周轉(zhuǎn)量;④小汽車能耗因子、小汽車尾氣排放因子、小汽車客運(yùn)周轉(zhuǎn)量。2．3．1．6交通政策①交通投資政策;②公交優(yōu)先政策;③小汽車需求管理政策;④出租車管理政策。   2．3．2系統(tǒng)要素的因果關(guān)系   通過對(duì)模塊要素進(jìn)行因果關(guān)系分析，可以構(gòu)建城市交通方式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，模型中主要的因果關(guān)系包括以下部分:   2．3．2．1道路交通負(fù)荷   道路交通負(fù)荷(PCU公里/日，PCU表示“折合小汽車當(dāng)量”英文(passengercarunit)的縮寫語)可作為衡量城市交通運(yùn)行狀況的評(píng)估指標(biāo)，假設(shè)道路設(shè)施規(guī)模不變的前提下，模擬不同交通政策對(duì)城市交通的實(shí)施效果，道路交通負(fù)荷小的方案實(shí)施效果更佳。道路交通負(fù)荷包括公交車道路交通量、出租車道路交通量、小汽車道路交通量。公交車道路交通量受到公交車車輛規(guī)模、公交車日均行駛里程、公交車折算系數(shù)的影響;出租車道路交通量受到出租車保有量、出租車日均行駛里程的影響，二者均要受到出租車管理政策制約;小汽車道路交通量受到私人小汽車保有量、小汽車日均行駛里程的影響，二者均要受到小汽車需求管理政策制約。   2．3．2．2城市交通方式結(jié)構(gòu)   城市交通方式結(jié)構(gòu)中交通量的統(tǒng)計(jì)內(nèi)容，國際上一般分為三類:出行量、客運(yùn)量和客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，單位分別為:人次、乘次和人公里，本文所研究的交通量為出行量，因此城市交通方式結(jié)構(gòu)為出行方式結(jié)構(gòu)［1］。城市交通方式結(jié)構(gòu)由各交通方式的出行量和居民出行總量共同確定。最容易獲得的數(shù)據(jù)為各交通方式的客運(yùn)量，但是各交通方式客運(yùn)量并不等于相應(yīng)交通方式的居民出行量，需將轉(zhuǎn)換客運(yùn)量為出行量。其中，小汽車客運(yùn)量相當(dāng)于小汽車出行量、出租車客運(yùn)量相當(dāng)于出租車出行量。軌道交通客運(yùn)量本身會(huì)受到軌道交通供給能力制約，軌道交通供給能力包括軌道交通線路長度、軌道交通車輛規(guī)模，通過多元線性回歸分析，軌道交通客運(yùn)量又受到公交客運(yùn)量的影響。通過多元線性回歸分析，公交客運(yùn)量僅與公交車供給具有線性關(guān)系，即公交車客運(yùn)量由公交車供給能力相關(guān)。小汽車客運(yùn)量由小汽車保有量規(guī)模和小汽車出行次數(shù)決定，小汽車出行次數(shù)受到小汽車需求管理政策制約，私人小汽車保有量受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和小汽車需求管理政策的制約。出租車客運(yùn)量由出租車保有量和出租車服務(wù)次數(shù)決定，二者都受到出租車管理政策制約。#p#分頁標(biāo)題#e#   2．3．2．3交通尾氣污染及交通能耗   交通尾氣污染受到各交通方式的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量和尾氣排放因子影響，交通能耗受到各交通方式的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量和能耗因子影響，各交通方式的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量由客運(yùn)量和平均乘距共同決定。   2．3．2．4交通政策   交通政策，比如公共交通投資政策、小汽車需求管理政策、出租車管理政策。改變交通政策參數(shù)來模擬不同的交通政策下城市交通方式結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)趨勢，得到不同交通運(yùn)行狀態(tài)、交通污染和交通能耗。公共交通投資政策，通過對(duì)公交車及軌道交通投資，直接影響到公交車及軌道交通的供給能力，最終影響到交通方式結(jié)構(gòu)和交通運(yùn)行狀態(tài)。小汽車需求管理政策通過采取一系列措施，直接影響小汽車出行次數(shù)、小汽車平均運(yùn)距、小汽車保有量，最終影響到交通方式結(jié)構(gòu)和交通狀態(tài)。出租車管理政策通過采取一系列措施，直接影響出租車保有量、出租車服務(wù)次數(shù)、出租車日均行駛里程，最終影響到交通方式結(jié)構(gòu)和交通運(yùn)行狀態(tài)。   2．4模型的流圖   以系統(tǒng)的因果關(guān)系分析為基礎(chǔ)，進(jìn)一步確定模型中的變量類型和變量之間的關(guān)系，可得到系統(tǒng)的流圖，如圖1所示。   2．5模型中主要方程式的書寫   系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在進(jìn)行模擬之前，必須運(yùn)用多種方法對(duì)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，然后將其代到模型中去。根據(jù)歷年交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)各交通方式客運(yùn)量與多個(gè)自變量之間進(jìn)行多元線性回歸分析，其余參數(shù)可根據(jù)歷年交通發(fā)展趨勢進(jìn)行估計(jì)。以上海市為例，根據(jù)變量間的關(guān)系及模型參數(shù)，書寫模型中的主要方程式。①L城市人口=(城市人口增長率，初始值)Unit:萬人②A居民出行量=城市人口×人均日出行次數(shù)Unit:萬人次/日③A公交車分擔(dān)率=公交車出行量/居民出行量④A軌道交通分擔(dān)率=軌道交通出行量/居民出行量⑤A出租車分擔(dān)率=出租車出行量/居民出行量⑥A小汽車分擔(dān)率=小汽車出行量/居民出行量⑦L軌道交通線路長度=(軌道交通線路增長率，初始值)Unit:公里⑧A軌道交通車輛=軌道交通線路長度*軌道交通單位里程配置車輛Unit:車⑨A軌道交通客運(yùn)量=－922．589+0．256*軌道交通車輛+1．221*公交車客運(yùn)量Unit:萬乘次/日⑩A軌道交通出行量=軌道交通客運(yùn)量×0．725Unit:萬人次/日?A軌道交通客運(yùn)周轉(zhuǎn)量=軌道交通客運(yùn)量*軌道交通平均乘距Unit:萬乘次公里/日?L公交車線路長度=(公交車線路增長率，初始值)0Unit:公里?A公交車=公交車線路長度*公交車單位里程配置車輛Unit:萬車?A公交車客運(yùn)量=674．764+43．263×公交車Unit:萬乘次/日?A公交車出行量=公交車客運(yùn)量×0．787Unit:萬人次/日?A公交車道路交通量=公交車×公交車換算系數(shù)×公交車日均行駛里程Unit:萬PCU公里/日?L出租車保有量=(出租車保有量增長率，初始值)Unit:萬車?A出租車客運(yùn)量=出租車保有量×出租車服務(wù)次數(shù)×出租車平均載客人次Unit:萬乘次/日?L小汽車保有量=(小汽車保有量增長率，初始值)Unit:萬車瑐瑠?A小汽車客運(yùn)量=小汽車保有量×小汽車出行次數(shù)×小汽車平均載客人次Unit:萬乘次/日瑐瑡?A道路交通負(fù)荷=小汽車道路交通量+公交車道路交通量+出租車道路交通量Unit:萬PCU公里/日瑐瑢?A交通能耗=軌道交通能耗+公交車能耗+出租車能耗+小汽車能耗Unit:萬噸/日瑐瑣?A交通尾氣污染=軌道交通尾氣污染+公交車尾氣污染+出租車尾氣污染+小汽車尾氣污染Unit:萬噸/日   2．6模型有效性檢驗(yàn)   以上海市為例，上海市2010年全市范圍相關(guān)實(shí)際數(shù)據(jù)作為模型輸入，通過模型計(jì)算其對(duì)應(yīng)的交通方式分擔(dān)率。將模型輸出與實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比，從而判斷模型的有效程度。通過系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，不同交通方式的客運(yùn)量及分擔(dān)率(除步行、非機(jī)動(dòng)車、摩托車外)，與2010年實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比，參見表1。對(duì)模型運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行有效性檢驗(yàn)，誤差均小于10%，符合系統(tǒng)學(xué)動(dòng)力學(xué)模型精度要求。   3模型發(fā)展趨勢模擬   以2010年上海市交通數(shù)據(jù)為初始值輸入模型在VENSIM平臺(tái)上對(duì)上海市城市現(xiàn)有發(fā)展趨勢模擬，如表2。   4結(jié)論   本文提出基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的城市交通方式結(jié)構(gòu)研究方法，利用模型可模擬城市交通方式結(jié)構(gòu)的演變趨勢及城市交通的運(yùn)行狀態(tài)，如道路交通負(fù)荷、環(huán)境污染和能源消耗，應(yīng)用所建立的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型模擬達(dá)到了本模型政策仿真的目的，表現(xiàn)了模型的應(yīng)用價(jià)值。