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1引言 傳統的對城市交通方式結構的研究主要集中于四階段法中的交通方式劃分預測模型，包括集計模型與非集計模型，通過模型的計算得到各交通方式分擔率，進而完成各交通方式客運量預測。城市交通方式結構是城市交通系統中不同交通方式所承擔的交通量比例關系，這種比例關系反映了不同交通方式在交通系統中的功能與地位［1］。本文應用系統動力學方法研究城市交通方式結構的變化趨勢，核心圍繞城市交通方式結構的計算公式，即各交通方式的出行量在居民總出行量中所占的比例，分析城市交通系統的社會經濟、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，構建城市交通方式結構的系統動力學模型，利用實例研究來模擬城市交通方式結構發展變化趨勢。 2系統分析與模型構建 系統動力學研究的問題是源自反饋機制的系統動力學問題，城市交通問題的系統是復雜的、動態的、開放的，具有反饋結構，它本質上就屬于系統動力學問題，因此應用系統動力學進行建模是可行的。系統動力學方法可以很好的適用于研究城市與交通系統的動態性。系統動力學專門研究內部因果關系作用下的系統發展動態過程，能對系統的動態發展及其趨勢進行考察，能作長期的動態戰略性的定量分析研究，是研究交通系統的良好工具。 2．1確定問題 大城市出現嚴重的城市交通擁堵現象，環境污染、能源消耗問題，影響城市的生產生活以及經濟建設的發展。改善城市交通運行狀況的交通政策很多，但效果相差十分明顯。構建系統動力學模型，模擬在不同交通政策下城市交通方式結構及相關影響因素的動態變化趨勢，如城市交通方式結構、城市交通基礎設施、運輸工具、經濟發展、城市居民出行需求。為了使模型能反映政策執行與實施的有效性與客觀效果，模型中引入政策的評估的指標與準則，如模型中的污染、能耗、道路交通負荷等指標。 2．2系統的界限 劃定系統界限時，應把那些產生所感興趣的系統行為的必需的變量劃進界限內。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構及城市交通運行狀態的動態演變趨勢。主要對常規公交、軌道交通、出租車、小汽車進行研究。系統界限大體包括下述內容:①城市社會與經濟發展;②城市居民出行需求;③各交通方式客運量、出行量、客運周轉量;④道路交通負荷;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、公交優先政策、出租車管理政策。 2．3系統動力學模型的系統要素分析 2．3．1主要的模塊要素分析 2．3．1．1城市社會與經濟發展要素①GDP;②城市人口;③小汽車保有量。 2．3．1．2交通需求 ①居民出行強度、居民出行量;②軌道交通平均乘距、軌道交通客運量、軌道交通出行量;③公交車平均乘距、公交車日均行駛里程、公交車客運量、公交車出行量;④出租車服務次數、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、出租車客運量、出租車出行量;⑤小汽車出行次數、小汽車平均載客人次、小汽車平均運距、小汽車日均行駛里程、小汽車客運量、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道路交通負荷 ①道路交通負荷;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、軌道交通客運周轉量;②公交車能耗因子、公交車尾氣排放因子、公交車客運周轉量;③出租車能耗因子、出租車尾氣排放因子、出租車客運周轉量;④小汽車能耗因子、小汽車尾氣排放因子、小汽車客運周轉量。2．3．1．6交通政策①交通投資政策;②公交優先政策;③小汽車需求管理政策;④出租車管理政策。 2．3．2系統要素的因果關系 通過對模塊要素進行因果關系分析，可以構建城市交通方式結構系統動力學模型，模型中主要的因果關系包括以下部分: 2．3．2．1道路交通負荷 道路交通負荷(PCU公里/日，PCU表示“折合小汽車當量”英文(passengercarunit)的縮寫語)可作為衡量城市交通運行狀況的評估指標，假設道路設施規模不變的前提下，模擬不同交通政策對城市交通的實施效果，道路交通負荷小的方案實施效果更佳。道路交通負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模、公交車日均行駛里程、公交車折算系數的影響;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城市交通方式結構 城市交通方式結構中交通量的統計內容，國際上一般分為三類:出行量、客運量和客運周轉量，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構為出行方式結構［1］。城市交通方式結構由各交通方式的出行量和居民出行總量共同確定。最容易獲得的數據為各交通方式的客運量，但是各交通方式客運量并不等于相應交通方式的居民出行量，需將轉換客運量為出行量。其中，小汽車客運量相當于小汽車出行量、出租車客運量相當于出租車出行量。軌道交通客運量本身會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、軌道交通車輛規模，通過多元線性回歸分析，軌道交通客運量又受到公交客運量的影響。通過多元線性回歸分析，公交客運量僅與公交車供給具有線性關系，即公交車客運量由公交車供給能力相關。小汽車客運量由小汽車保有量規模和小汽車出行次數決定，小汽車出行次數受到小汽車需求管理政策制約，私人小汽車保有量受到經濟發展水平和小汽車需求管理政策的制約。出租車客運量由出租車保有量和出租車服務次數決定，二者都受到出租車管理政策制約。#p#分頁標題#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周轉量和尾氣排放因子影響，交通能耗受到各交通方式的客運周轉量和能耗因子影響，各交通方式的客運周轉量由客運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。改變交通政策參數來模擬不同的交通政策下城市交通方式結構的動態趨勢，得到不同交通運行狀態、交通污染和交通能耗。公共交通投資政策，通過對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構和交通運行狀態。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、小汽車平均運距、小汽車保有量，最終影響到交通方式結構和交通狀態。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、出租車服務次數、出租車日均行駛里程，最終影響到交通方式結構和交通運行狀態。 2．4模型的流圖 以系統的因果關系分析為基礎，進一步確定模型中的變量類型和變量之間的關系，可得到系統的流圖，如圖1所示。 2．5模型中主要方程式的書寫 系統動力學在進行模擬之前，必須運用多種方法對參數進行估計，然后將其代到模型中去。根據歷年交通統計數據，利用SPSS統計軟件對各交通方式客運量與多個自變量之間進行多元線性回歸分析，其余參數可根據歷年交通發展趨勢進行估計。以上海市為例，根據變量間的關系及模型參數，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Unit:萬人次/日③A公交車分擔率=公交車出行量/居民出行量④A軌道交通分擔率=軌道交通出行量/居民出行量⑤A出租車分擔率=出租車出行量/居民出行量⑥A小汽車分擔率=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軌道交通客運量=－922．589+0．256*軌道交通車輛+1．221*公交車客運量Unit:萬乘次/日⑩A軌道交通出行量=軌道交通客運量×0．725Unit:萬人次/日?A軌道交通客運周轉量=軌道交通客運量*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×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出租車客運量=出租車保有量×出租車服務次數×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小汽車客運量=小汽車保有量×小汽車出行次數×小汽車平均載客人次Unit:萬乘次/日瑐瑡?A道路交通負荷=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 以上海市為例，上海市2010年全市范圍相關實際數據作為模型輸入，通過模型計算其對應的交通方式分擔率。將模型輸出與實際數據對比，從而判斷模型的有效程度。通過系統動力學模型進行計算，不同交通方式的客運量及分擔率(除步行、非機動車、摩托車外)，與2010年實際數據對比，參見表1。對模型運行結果進行有效性檢驗，誤差均小于10%，符合系統學動力學模型精度要求。 3模型發展趨勢模擬 以2010年上海市交通數據為初始值輸入模型在VENSIM平臺上對上海市城市現有發展趨勢模擬，如表2。 4結論 本文提出基于系統動力學的城市交通方式結構研究方法，利用模型可模擬城市交通方式結構的演變趨勢及城市交通的運行狀態，如道路交通負荷、環境污染和能源消耗，應用所建立的系統動力學模型模擬達到了本模型政策仿真的目的，表現了模型的應用價值。
