基于系统动力学的城市人均出行次数研究

STRATEGY &PLANNING OF TRANSPORT DEVELOPMENT

交通发展战略与规划

交通标准化·2010年5月上半月刊（总第220期）

基于

系统动力学的城市人均出行次数研究

李宇航，何世伟

（北京交通大学交通运输学院，北京100044）

摘要：人均出行次数是居民出行强度最直接的反映。以北京为例，分析城市交通和社会经济的互动关系，采用系统动力学方法分析人均出行次数的影响因素，运用因果关系图及系统流图剖析人均出行次数与其他因素的因果反馈关系，最后分析相关政策措施及系统可能行为模式。这项研究可为相关部门提供辅助和决策参考。

关键词：系统动力学；出行次数；因果反馈关系；城市交通中图分类号：U491.11

文献标识码：A

文章编号：1002-4786（2010）05-0054-04

DOI ：10.3869/j.1002-4786.2010.05.057

Urban Per Capita Trip Frequency Based on

System Dynamics

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LI Yu-hang ，HE Shi-wei

（School of Traffic and Transportation ，Beijing Jiaotong University ，Beijing 100044，China ）

Abstract ：Per capita trip frequency is the direct reflection of resident trip. Taking Beijng as an example ，the interactive relationship between urban traffic and social economy is been analysed. System dynamic is used to analyze the influence factors of per capita trip frequency ，causality graph and system flow chart are applied to analyze the causality feedback relationship between per capita trip frequency and other factors. Finally related measures and possible behavioral pattern are analyzed. The research can provide assistance and reference for related departments.

Key words ：system dynamics ；trip frequency ；causality feedback relationship ；urban traffic !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! [2]蒋忠海. 基于GO 法的城市道路网络系统可靠度13（3）：52-54.

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作者简介：龚丽俨（1982-），女，重庆垫江人，本科，从事交通工程设计和相关研究工作；余万超（1980-），男（侗族），湖北恩施人，工学硕士，研究方向为交通工程、边坡稳定性研究，现从事招投标的工作。收稿日期：2009-08-19

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DEVELOPMENT

1

引言

d ）以系统动力学理论为指导，借助模型进行模

近年来，随着我国国民经济的快速发展，城市拟与政策分析，可进一步剖析系统，得到更多的信人口及空间规模不断扩大，加之我国人口稠密，交息，发现新的问题，然后反过来再修改模型；

通基础设施落后，公共交通弱化，使交通供需矛盾e ）模型的检验与评估。日益尖锐。故合理分析城市居民的出行行为，对居3

城市人均出行次数的系统动力学方法分析民的出行需求做出正确的预测，具有十分重要的社多种因素与居民平均出行次数的内在联系是一会意义。出行强度是衡量居民出行需求的重要综合个复杂的课题，本文主要应用上述系统动力学步骤指标，它由一系列指标来表示，其中以人均出行次来解决系统问题。首先对北京人均出行次数的影响数最具代表性。出行次数主要反映了居民的出行能因素进行分析，在此基础上分析系统结构，绘制因力和需要，其与城市人口数的乘积为出行总量，用果关系图、系统流图，并对关系图进行反馈分析，以度量城市交通系统最低承受能力限度[1]。一般来最后分析相关政策及系统可能的行为模式。

说，影响人均出行次数的因素有：出行目的、城市3.1人均出行次数的影响因素布局、生活方式、工作方式、家庭经济状况、交通3.1.1环境质量

设施、通讯设施、城市环境质量等因素。由此可随着城市化进程的加快，大量人口涌入城市，见，进行城市居民出行影响因素分析，应当是研究城市规模越来越庞大，土地资源紧张、空气污染、城市交通问题，进行城市交通规划、建设、管理的噪声污染、水资源短缺等环境问题随即出现。同一项基础性工作，也应当是城市社会学研究的重要时，随着生活水平的提高，人们越来越关注环境污课题。因此，本文通过系统动力学方法，分析北京染给健康带来的问题。因此，在分析城市人口出行市人均出行次数的影响因素，并构造北京市人均出问题时，环境质量是不可缺少的因素。

行次数的SD 模型，最后分析相关政策措施对系统3.1.2交通拥挤程度

的行为模式可能产生的影响，以期为城市规划提供交通拥挤程度是影响人们出行的关键因素。近

建设性的参考。

几年，北京市汽车保有量不断攀升，2007年，北京2系统动力学相关理论

市汽车保有量超过了300万辆。路面上行驶的汽车系统动力学以控制论、控制工程、系统工程、

越多，造成的交通拥堵越严重，特别是早晚上下班信息处理和计算机仿真技术为基础，研究复杂系统高峰时间，更是拥挤不堪。相关管理部门针对此现随时间推移而产生的行为模式，是一门分析研究信象采取了多种措施，如降低公交和地铁票价、新建息反馈系统，认识系统问题和解决系统问题的学地铁线路等，但从目前来看，公共交通的供给能力科，同时也是一门仿真技术，重点研究系统的内部仍然满足不了市民的出行需求。

结构和反馈机制。先按照“系统行为是系统结构的3.1.3家庭经济情况

结果”的系统论观点，使复杂的系统模型化，定性国民经济的迅速发展，使城市居民的生活水平

分析系统的内部结构及其反馈机制；而后采用计算得到提高，一方面，在个人存款增加的同时，人们机语言建立系统动力学方程，研究系统的结构、功会将富余的资金转向市场，这样有利于刺激消费，能和行为之间的动态关系，以寻求较优的系统结构拉动投资市场增长，由此产生更多的人口出行需和功能[2]。

求；另一方面，旅游市场的活跃带动了一大批以旅应用系统动力学认识和解决系统问题是一个逐游为目的的出行。

步深入、多次反复循环、螺旋上升的过程。这个过3.1.4公共交通服务

程大致可分为五步[3]：

自从北京申奥成功以后，相关部门陆续出台了

a ）用系统动力学的理论、原理和方法对研究对

一系列公共交通便民政策。如使用公交一卡通、降象进行系统分析；

低地铁票价，并投入了大量资金对老旧公交车进行b ）进行系统的结构分析，划分系统层次与子

更新换代，新建的地铁线路也有效减缓了路面的交块，确定总体与局部的反馈机制；

通压力。另外，还加大了交通管制力度，如在交叉c ）建立数学的、规范的模型；

路口设置交通协管员等。在智能交通系统的应用方

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的提高，更多的人选择了公共交通的出行方式。

反馈环3：人均出行次数→交通拥挤程度→交通需求→新建道路压力→私家车吸引力→私家车交通量→环境质量→人均出行次数。

该反馈环为负反馈环，从私家车保有量、环境质量角度分析其对居民出行的影响。一方面，交通拥挤现象给城市土地利用、道路建设带来了巨大的挑战。城市布局的调整、新建道路等可以起到暂时缓解交通拥挤问题的作用。另一方面，私家车保有量的迅速上升，对道路的需求远远超出了道路的建设能力。私家车数量的急剧上升，大量的尾气排放也给北京市带来了严重的环境问题。根据2007年城市适宜居住排行榜，北京市排名第11位，这曾给北京承办2008年“绿色奥运”、“人文奥运”带来了不良的影响。在测试赛期间，管理部门采用了单双日限

面也进行了大量的尝试，旨在提高公共交通的服务水平。

3.1.5通讯方式

21世纪是信息网络的时代，信息传输的便捷性

给人民生活带来了巨大的变化。现代通讯方式的时效性实现了足不出户就能进行人与人的沟通，这是传统的出行方式所无法比拟的，但这也不能完全替代传统的出行方式。目前来看，人们对空间位移的需求仍然占据主要地位。

3.2因果关系图及因果反馈分析

根据系统动力学方法定性分析因果关系，绘出

城市人口出行的因果关系图，如图1所示。

通讯需求

社会机会

+

人口流动

+

通讯方式水平

家庭经济状况

车开行的办法，效果显著，但同时也应该看到，该措施没有从根本上解决问题，相关部门应该加大宣传力度，限制私人汽车保有量，鼓励大众采用公共交通出行方式。

反馈环4：人均出行次数→消费机会→城市经济水平→家庭经济状况→人均出行次数。

该反馈环为正反馈环，从社会经济发展、消费水平上升角度分析居民出行情况。经济的快速发展，提高了居民的生活水平，使群众的个人收入更多的从储蓄转移到消费上来。据国家统计局发布的消息，北京市的CPI 指数在不断上升，但同时也应该看到，个人收入增长率大于CPI 增长率，因此，总体来说，居民的生活水平有了很大的提高。近些年随着旅游热的出现，在拉动经济增长的同时，也增加了人均出行次数，因此相关部门在旅游高峰期应加大管制力度，确保交通的畅通。

反馈环5：人均出行次数→人口流动→社会机会→通讯需求→通讯方式水平→人均出行次数。

该反馈环为负反馈环，从人与人的联系角度分析居民出行情况。一方面，随着信息技术、网络技术、通讯技术的飞速发展，现代通讯手段，如手机、电子邮件、网上支付、家庭电话、视频会议等部分替代了传统的出行方式，消除了人的位移需求，使居民能够跨越空间的限制，获得了时效性；另一方面，传统的出行方式有其不可替代的优越性，由于受到经济发展水平的限制，传统的出行方式仍将占据主导地位。

公共交通-+

交通拥挤程度

环境质量

私家车吸引力

56

公共交通供给-

私家车交通量

+

新建道路压力

图1城市人均出行次数因果关系图

由图1可以看出，城市人口出行主要存在5个反馈环。

反馈环1：人均出行次数→交通拥挤程度→人均出行次数。

此反馈环为负反馈环，反映了交通拥堵给城市居民出行带来的直接影响。随着经济的不断发展，城市人口不断增加，由此诱发出严重的交通拥堵问题。

反馈环2：人均出行次数→交通拥挤程度→交通需求→公共交通供给→公共交通服务水平→人均出行次数。

该反馈环为正反馈环，从公共交通发展角度分析居民出行情况。该反馈环给我们的信息是：大力发展公共交通是缓解北京市交通拥挤状况的有力措施。目前，交通拥堵问题已经引起相关交通管理部门的重视，并下大力气重点保障公共交通的优先发展。另外，随着公共交通设备改善（公交车的更新换代，轻轨、地铁线路的开通）、服务及准点率

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DEVELOPMENT

3.3

系统流图

色奥运”的口号，环境质量成为北京市良好对外形系统的因果关系图可以对系统的结构、功能和象的重要影响因素。在所面临的环境问题中，最重相互关系做出定性的描述。为了进一步明确地表示要的是空气污染问题。北京市汽车保有量逐年增系统各元素之间的数量关系以及建立相应的数学方加，所带来的尾气污染及噪声污染非常严重。在测程，还要按照系统动力学的约定，将因果关系转化试赛期间，单双号限制出行的办法有效地改善了北为系统动力学流图。由此给出的城市人口出行系统京市的空气质量，可见，政府应该加大力度限制汽流图如图2所示。

车保有量的过快增长，鼓励居民采用公共交通的出城市发展行方式。同时，大量建设城市绿化带，也能够优化经济增长量

水平

家庭经济状况通讯方式水平

城市环境质量。该政策对人均出行次数起正反馈作通讯需求

消费机会

用，在政策上应该长期努力实施。

公共交通

人均出行-

次数

人口流动

社会机会

5结论

公共交通增加量服务水平

-环境人均出行次数与城市经济指标有着密切的联

质量

公共交通供给

交通拥挤环境破坏速度

-程度

系。本文通过系统动力学方法分析了影响人均出行次数的因素及其它们之间的因果反馈关系，建立了交通需求

私家车系统流图，最后尝试分析相关政策措施对系统的行新建道路压力

+

私家车增加量

交通量

为模式可能产生的影响，旨在为相关管理部门提供私家车吸引力

定性的参考。下一步将对模型的检验与评估进行研图2城市人均出行次数系统流图

究。4相关政策及系统可能行为模式分析

参考文献

由以上分析可知，人均出行次数能够反映城市

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4.1大力发展城市公共交通

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负反馈作用，是缓解交通拥堵的有效手段，对人均（10）：35-38.

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4.2应用智能交通技术，提高出行效率

通发展的对策[J]．城市规划，2000，24（11）：45-

计算机技术、自动化技术等智能交通技术的广

49.

泛应用，使交通服务水平和服务效率明显提高。公[6]曲大义，于仲臣，庄劲松，等．苏州市居民出共交通设备和车辆的设计更注重以人为本的指导行特征分析及交通发展对策研究[J]．东南大学学思想，使乘客可以更方便、更舒适地出行，从而报：自然科学版，2001，31（3）：118-123.

吸引更多的人选择公共交通作为出行方式，缓解路面上车辆混行的情况。该政策对人均出行次数作者简介：李宇航（起正反馈作用，对交通拥挤状况起负反馈调节作1981-），男，河北张家口人，北京交通大学交通运输学院在读硕士研究生，研究方向为交通运输用。

系统工程；何世伟（1969-），男，重庆人，北京交通大学交4.3通过各种途径优化环境质量

通运输学院，教授，博士。作为2008年奥运会东道主，北京市提出了“绿

收稿日期：2009-05-22

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