运输系统分析基础概论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Marvin L. Manheim

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• 运输系统
• 交通工程
• 物流管理
• 系统分析
• 运筹学
• 建模仿真
• 交通规划
• 基础设施
• 供应链管理
• 运输经济学

　　《运输系统分析基础概论》是运输领域的经典着作，从跨领域的观点结合工程、经济学、统计学、政治学、管理学、心理学、都市计画，以及公共政策分析等学科知识，建立交通运输系统分析的知识架构。

　　本书帮助读者在了解运输系统分析之基础概念的同时，透过实际的案例分析和自检题目，了解各领域的专业知识将如何应用于运输系统的设计与管理。

　　本书的特色在于，作者视运输系统为一个整体，强调在以多元模式分析、解决运输问题的同时，也要检视相关联的社会、经济和政治制度。阅读本书不但能帮助有志投入交通运输领域的读者建立完整的知识基础，亦对实务界的专业训练有所助益。

　　本书除了适合用于一般正规教学外，也适合自学者学习。

　　《运输系统分析基础概论》全书分为16章，其中8章阐释各种交通运输的基本概念，如运量、交通工具、车辆周期、铁路系统、车站设施容量等主题，并加入案例作为应用分析之用。另外5章教导建构运输模式，最后3章则讨论运输系统建构时决策面的各类因素。本书有大量都市运输的案例分析，作者讨论如何分析消费者对于运输系统改变的反映、如何规划运输营运，以及如何建构路网。书中所列的各种教材，主要是在运输系统分析的各项议题上，让读者能够建立更加深入研究的思考模式。书中每章的最后也都列出许多的范例与自我练习题以供读者额外练习，以强化或检视学生对于基础分析概念的了解程度。

　　作者马文．美瀚（Marvin L. Manheim）可说是现代运输系统分析的教父。他是以研究讨论资讯科技及通讯技术议题为主的黑森林集团（Black Forest Group）的创始人之一，也创办了运输研究学会世界会议（World Conference on Transport Research, WCTR）此一组织，并且也被认为在讯息通讯技术、运输，以及物流三方面最具远见的人。在作者过世后的一年（2001），剑桥大学创立了一个独立奖励计画，称为「马文．美瀚奖」，以纪念他对运输领域的杰出贡献。

作者简介

马文．美瀚（Marvin L. Manheim）

　　马文．美瀚曾是美国麻省理工学院及西北大学的教授，并任职于凯洛格研究院（Kellogg Graduate School）和通用汽车策略研究中心（General Motors Strategy Research Center）。其主要兴趣在于资讯、运输及物流等方面，可说是现代运输系统分析（Transportation System Analysis, TSA）的教父。他是黑森林集团（Black Forest Group）创始人之一，并且对于工作流程管理联盟（Workflow Management Coalition）有关键性的贡献。他也创办了运输研究学会世界会议（World Conference on Transport Research, WCTR）此一组织，并且也被认为在讯息通讯技术（Information and Communication Technologies, ICTs）、运输，以及物流三方面最具远见的人。美瀚教授的主要兴趣领域是信息技术，它包括策略的制定和执行过程、全球竞争组织的管理，以及国际运输和物流。他也对电脑有助于人类问题的解决和决策制定的部分感兴趣，其中包括了决策支援系统（Decision Support Systems, DSS）和人工智慧（Artificial Intelligence, AI）。在美瀚教授过世后的一年（2001），剑桥大学创立了一个独立奖励计画，称为「马文．美瀚奖」（Marvin L. Manheim Award），以尊敬他对运输领域的杰出贡献。

译注者简介

周荣昌

　　现职：国立暨南国际大学教授兼土木工程学系系主任
　　学历：美国德州大学奥斯汀校区运输博士
　　经历：国立台湾大学土木工程学系专任研究助理
　　逢甲大学交通工程与管理学系副教授
　　日本京都大学访问教授
　　新加坡南洋理工大学访问教授
　　澳洲雪梨大学访问教授
　　Transportation Research Part A之Editorial Advisory Board
　　公路汽车客运审议委员会委员
　　台中县政府县府顾问及道安委员会委员
　　台中市政府市府顾问及道安委员会委员
　　考试院公务人员考试典试委员
　　荣誉：国立暨南国际大学97学年度研究绩优奖
　　国科会99年度补助大专校院奖励特殊优秀人才获奖者
　　国科会100年度补助大专校院奖励特殊优秀人才获奖者

译序
中译导读
序
致谢

引言　运输系统分析基础概论
今日的领域
统一性与多元化
挑战
专业路线

第1章　运输系统分析的挑战
1.1 变动的世界
1.2 问题的范围
1.3 运输流量的预测
1.4 观念的运用
1.5 其它要素的预测
1.6 将预测加入问题中
1.7 摘要

第2章　运输需求
2.1 前言
2.2 了解人类行为的必要性
2.3 个体行为
2.4 消费者行为模式I之应用
2.5 第二个消费者行为模式
2.6 与古典消费者理论之差异性（选读）
2.7 摘要

第3章　案例研究I：个体行为预测
3.1前言
3.2 都市运具选择模式
3.3 服务水准变动时的影响
3.4 服务水准
3.5 增量分析的方法
3.6 运具选择模式II
3.7 摘要

第4章　总体行为预测
4.1 前言
4.2 市场区隔
4.3 总体需求函数的例子
4.4 总体行为预测的替代方法：序论
4.5 需求函数的特性
4.6 简单的预测方法
4.7 个体需求函数之预测
4.8 前瞻
4.9 摘要

第5章　运输系统绩效
5.1 前言
5.2 运输系统是什么？
5.3 运输系统绩效的呈现
5.4 简单的绩效模式
5.5 空运例子
5.6 延伸分析
5.7 分析之形式
5.8 结论
5.9 摘要

第6章　认识绩效函数I：车辆週期与成本函数分析
6.1 前言
6.2 车辆週期与其组成
6.3 系统分析中的基本概念
6.4 成本函数分析
6.5 利用成本函数于政策分析
6.6 成本函数分析的限制
6.7 车辆週期经济的回顾
6.8 铁路系统案例研究
6.9摘要

第7章　了解绩效函数II：拥挤、维度及服务的空间架构
7.1 前言
7.2 拥挤与容量
7.3 拥挤的效果
7.4 决策变数的维度、时间轴、以及不可分割性
7.5 扩充之绩效模式
7.6 车辆—设施之拥挤
7.7 时间与空间的系统绩效
7.8 摘要

第8章　均衡
8.1 均衡范围
8.2 旅运－市场均衡
8.3 旅运－市场均衡之实用近似法
8.4 市场结构的影响
8.5 活动系统均衡及预测的动态性（选读）
8.6 营运者均衡
8.7 摘要

第9章　评估
9.1 评估的目的
9.2 评估方法
9.3 为什么是这方法
9.4 延伸基本评估方式
9.5 抵换关系分析
9.6 摘要

第10章　案例研究II：运输营运规划
10.1 本研究之目的
10.2 研究方法的背景
10.3 方法
10.4 发展分析：设立阶段
10.5 分析週期I─V
10.6 分析週期VI─VII

第11章　消费者选择面向
11.1 前言
11.2 选择面向及其意涵
11.3 联立及程序性选择架构
11.4 都市运输模式系统─1，第一个重要的运输模式
11.5 改善模式的方向
11.6 新模式系统的方向
11.7 摘要

第12章　路网的旅运市场均衡
12.1 前言
12.2 基本议题
12.3 路径选择的行为基础
12.4 可能的流量分配法则
12.5 一般设定：路网的均衡（选读）
12.6 路网表示方式的影响及近似的表示方式
12.7 摘要

第13章　案例研究III：路网分析
13.1 前言
13.2 案例研究之前提假设
13.3 分析结构化
13.4 前置：基本案例
13.5 未来的案例
13.6 搜寻较佳的替选方案
13.7 运输型态预测
13.8 冲击预测
13.9 新的替选方案
13.10 冲击之预测

第14章　选择
14.1 选择的挑战
14.2 古典模式
14.3 开放的过程
14.4 执行
14.5 摘要

第15章　专业的角色
15.1 前言
15.2 过程的目标
15.3 达成过程目标的一个策略
15.4 分析师的责任
15.5 模式对私部门决策的适用性
15.6 变动的执行
15.7 摘要

第16章　分析的角色：导论
16.1 前言
16.2 技术判断
16.3 管理判断
16.4 价值判断
16.5 摘要

原书结语　分析的伦理
附录A　指数和倒数的值
附录B　基本机率公式
Bibliography（参考书目）

中译导读（节录）

　　本研究计画的目的在于将Manheim（1979）的教科书Fundamentals of Transportation Systems Analysis, Volume 1: Basic Concepts翻译成中文。本书自1979年出版以来，便成为运输系统分析领域重要基础教科书之一。作者透过条理分明且前后连贯的写作方式，将运输系统研究的各个领域加以串联，并将这些领域的分析方法加以整理，使得本书的内容可应用于分析各种运输系统的问题。作者借由消化并整合经济学、工程学、作业研究，以及公共政策分析等不同学科领域的观念，进而提供运输相关领域所需的连贯、具脑力激盪、全面性，与实用的分析框架。相信本书的翻译将对台湾运输专业的学术教学及研究、实务创新及发展有所助益。

　　本书在各分析模式之后，都以实际数字演算的案例，提供详尽且与现实结合的实作范本。一方面除了协助读者对于各项观念能够有更充分而完整的了解之外，另一方面也显示这些观念应用到现实生活中各种运输问题的可行性。不过，本书并未针对书中所提及的各领域近年来所发展的全部分析模式与研究技巧加以蒐集，这是因为作者当初写此书的目的，只想在书中所提及的各种专业领域上，提供基础的分析架构，让读者能够更容易了解，实际上，这些专业领域的专业知识是会随着后来的学术研究及实务工作的增加而扩充，只是作者并未加以整理。

　　作者整合了许多近来在专业领域中被广为接受的研究方法，例如：在大部分都会区运输计画的研究中，旅运预测是常被使用的方法，而本书则从更为基础的角度来讨论此一方法的原理及运用方式。类似的情况也发生在本书对于运输系统技术的分析上，作者也是以单一理论贯穿整个分析过程，而非过度专注于讨论车辆运动学或运输流量理论的特定细节。

　　本书所採用的分析理论是依据当代许多研究成果而来的。例如：对于运输需求的模式建构上，本书的研究方法是从当时最先进的研究前缘切入专业的实例中讨论。因此，以当时在运输领域工作甚久的专业人员来说，这些讨论的题材是相当新而实用的，且可以一直沿用到现在的运输需求的研究上，即使这些专业人员的背景是来自运输领域中的工程、经济等不同领域。

　　本书主要定位在于运输系统分析的介绍性课程教科书，主要的授课对像是大学部或研究所的学生，学生并无需先修过相关的基础课程，但必须具备基本的数学能力。从1967年以来，已经有无数的学生用过本书的各个版本作为书中所涉及各项主题的学习范本，基本上，会利用本书的学生，大部分是为了修习运输系统分析中与工程或系统分析相关领域做准备，其他如政治学、都市研究、经济学、管理学等学科的学生也会参考本书的内容。作者强调，本书最基本也最令人惊艳的地方，在于书中混合了许多不同领域背景的分析工具。

　　本书仅关心运输系统分析相关最基础的观念，一旦了解这些观念后，便可在该领域内进行更深入的学习与研究；此外，在当时的运输系统分析中，有许多议题在经过更为详细的分析之后发现，之前许多技术文献的讨论显得不够充分，有的甚且是错误的。这些议题主要出现在运输需求及运输绩效的评估与选择过程中，尤其是针对运输需求的讨论方面。作者认为此一议题非常重要，而且其影响因素持续受到个体行为的影响而改变。以往运输学课堂的教授内容上，以工程或是系统分析为背景的学生或实务操作人员所惯用的技术工具为主，这将会严重影响运输需求相关议题的实用性与准确性。因此本书提出从需求角度为出发的分析工具，作为该领域教育上的参考。

　　不过本书对于各项议题只是做最简短而基本的描述，因为各个主题都可以独立成一本书，而那样的书通常会更加有效地将各种分析方法加以详列，尤其是路网分析（network analysis）的最适化模式部分，其涉及的方法如最短路径（minimum─path）、各式相关的演算法（algorithm）、统计法、经济评估法，及现行都市运输预测模式分析法等。这些分析方法并没有详细罗列在本书中，但是作者在适当的地方列出这些研究方法的参考文献以供读者参考。

　　一般而言，模式的建构与推导都是分析的重要部分，不过本书则仅针对许多模式的基本概念加以介绍，并未加以详细推导。尤其在运输需求与运输技术模式上，这样的简单介绍方式是可以被接受的，因为这些领域已有各式不同且大量的模式可供学习。不过读者必须花费相当大的努力才有办法将这些现存的模式全盘了解与认识。本书的简略性介绍除了让读者可以快速地了解这些领域所分析的重点，而且不会被这些复杂而多样的模式所搞混。举例来说，在活动移转模式（activity─shift model）的讨论上，已经有各式且大量的技术文献，但是却缺乏出色的整合分析模式，因此作者并未将之放在本书的讨论中，以避免读者有所混淆。

　　为了强调此运输系统分析的研究范围，本书刻意从现实中各式各样的模式与问题中选择分析的实例；即使像都市运输这类的特定主题上，本书也认为，这样的实例选择，更重要的意涵在于让学生了解其现在所学的分析框架与分析方法是非常一般化的，而且可以应用到其他相关议题的分析上。对于授课教师来说，则可以将这些范例加以修改，以适应当地的特殊环境与问题，让学生更有兴趣来学习这些分析方法。

第1章　运输系统分析的挑战

1.1 变动的世界
我们身处在一个快速变动的世界，此现象对运输系统分析更是特别显着，因为运输及社会活动之间有强烈的互动关系。

我们可以区分出三种与运输有关的重要变动维度（critical dimensions of change）。第一种为运输需求的变动（change in the demand for transportation）。当都会区与省县市区域（或美国的州）之人口、所得及土地使用的分布形式改变时，运输需求的分布形式（其中包括对于期望的运输数量与该需求的空间及时间上的分布形式）也会随之改变。

第二种为技术上的改变与创新（change in technology）。举例来说，直至数年前，在都市运输方面，只有公路（highway）与轨道大众运输（rapid rail transit）两种替选方案可供选择，现在则可考量其他的方案，例如公车专用道或是公车专用快速道路等方案；在全新的运输技术方面，则有「双用途运具系统」 供选择，此种运具系统在地区性的街道行驶时，可以经由人为的方式来控制，而在跨城市的运输过程中，则可利用自动导引技术行驶于导轨路线上；此外，更规划多种可供选择的运输政策以改善现有运输技术的使用效率，如：奖励小汽车共乘与中型车共乘、拨召公车、道路订价策略、抑制小汽车使用，及小汽车限制行驶区域等（UMTA, 1975; Smith, Maxfield和Fromovitz, 1977; Transportation System Management, 1977）。这些新的运输技术提供丰富的运输系统替选方案，让都市地区能够从中发展出更多样性的运输系统。运输技术在其他领域也一样有快速的变化，如货柜运输、巨无霸喷射机、垂直或短程起降的飞机，及水陆两用气垫船等。

第三种变动维度则是公私部门在作运输决策时，对价值衡量的改变。事实上，许多不同的族群都会受到运输决策的影响。因此，当考量到总体层面时，若运输系统设计仅考虑「使用者」，则此一设计所考量的层面将显得不够充分。更准确地说，我们必须确认哪些族群将得到特定设施或系统的良好服务，而哪些族群没有；因此我们已开始着重于考量那些因为过于贫穷、孱弱、年幼或年长而无法随时使用自用车运输族群之需求。除此之外，我们也必须在制定运输决策时，深入地考虑到运输对社会和环境所造成的影响，如：空气污染、噪音污染、社区崩离以及生态影响等相关议题。

以上三个运输的变动维度──运输需求、运输技术，及价值衡量──皆是发展运输系统分析基本观念的背景因素。

1.2　问题的范围
要建立一个系统化的运输系统分析，首要的工作在于检视分析工作的范围。首先，必须设定分析方法的基本前提，换句话说，即是明确地处理一地区的整体运输系统以及此运输系统与当地社会经济背景相互间的关联。在这之后，必须确认系统中的哪些层面可以透过人为的方式加以处理的──亦即，决策变数──以及哪些层面是与决策有关的──亦即，决策变数所造成之结果或冲击。在这样的分析架构下，才能进一步讨论预测的问题（第1.3节）。

1.2.1　基本前提
运输系统分析方法有两个基本前提：

（1）一个地区的整体运输系统必须视为是单一且多运具的系统。

（2）运输系统的各项考量不可与该地区的社会、经济，及政治系统分开。

在处理运输系统问题的分析上，我们首先必须考虑该地区的整体运输系统：

1.必须考虑所有运输方式。

2.必须考虑所有运输系统的元素：被运送的人与物、运送人与物的运具，以及运具、乘客，及货物等移动行经之路网，此一路网包括终点站、转运站及长程运输设施。

3.必须考虑所有在运输系统上的移动：包括所有起点到所有讫点的乘客与货物的移动。

4.必须考虑起点到讫点间所有的运输工具及设施上之个别流量、总旅次。

举例来说，在大都会区中的城际旅客运输研究中，首先须考虑铁路、飞机、长途客运、私人汽车及卡车等运输方式，以及如轨道式气垫车（tracked air─cushion vehicles, TACV）及垂直短程起降（V/STOL）飞机等创新的运输方式。在研究过程中，不仅考虑城际间直接长途运输（line─haul）节线外，还须考虑的有：运行于各节线、各场站、各途中停靠站，及各转运点间的所有运输工具；各种从出发点到达起点车站与从终点车站到目的地的方法，如计程车、豪华型轿车、自用车、当地大众运输系统；其他各种城际间的运输方法。换句话说，必须考虑旅运活动起讫点间各式各样的运输型态，以及旅客与货物所可能使用的相同设施。在检视每一移动时，每一旅次从出发点到达起点车站、从终点车站到目的地，及长程运输所提供的服务也必须加以考虑。

在上述广泛的运输系统定义之后，分析师只要对其所分析的主要目标能够给予更适当的界定将可以聚焦于直接考量的系统元素。这样的程序将促使分析师能更明确地考虑诸多假设，而这些假设是基于简化一个高度复杂且交互关联的系统。