新时期系统工程与交通运输的理论融合与实践——“交通7+1论坛”第五十八次会议

彭宏勤，张国伍

(1.北京交通大学，中国综合交通研究中心，北京 100044；2.中国交通运输系统工程专业委员会，北京 100044）

“交通7+1论坛”第五十八次会议于2022年8月27日在北京召开。参加会议的有院士傅志寰、严新平，论坛核心专家王庆云、张国伍、毛保华、关积珍，主题发言人张国伍、王庆云、严新平、黄民、王先进、吴建军、孙启鹏、陈绍宽，以及专家学者、政府部门决策者、企业界管理者共40 余人。会议的主题为“新时期系统工程与交通运输的理论融合与实践”。会议由北京交通大学中国综合交通研究中心承办，毛保华、关积珍、贾顺平主持。会议采用线上、线下相结合的方式进行。

王庆云：报告题目“新时期系统思维与系统工程下的交通运输系统”。

系统思维是针对现象、时间、状况等，从系统的角度，使用系统方法、系统理论和系统工具，进行的科学思维。系统思维着眼于整体，并在相应整体背景条件下关注组成部分。从整体来说，系统思想核心不仅是哲学上的科学技术，也是系统科学的理论基础。在实践中，系统思想的基本原理和基本方法为工程设计与实践提供了强有力的理论工具。

以系统思维为根基，对客观世界和主观世界暴露出的人类不满意状态进行规律性分析，综合应用多学科理论和技术，解决并提升到人类满意的状态，就形成了丰富多彩的系统观念、理论、方法、技术和工程，进而形成特有的综合分析解决问题思想，这就是系统工程的思想。按照思想、理论、方法、技术、实践，从高到低的脉络搭建系统工程学科体系，系统工程思想是处于最顶层的。

系统工程思想是还原论和整体论的辩证统一，既要求认识系统的要素、分析系统的结构、理清系统的关系，又要求着眼系统功能、重视整体涌现性，通过局部调整优化实现整体目标。系统工程思想要求定性与定量的辩证统一，既追求清晰准确的模型定量描述，又主张对无法定量的事物、问题做定性分析。系统分析是系统工程的组成部分或分支，是决策辅助的技术，主要是用来帮助决策者对所要决策的问题提高清晰度。我国的系统工程学科体系是按照系统思想-理论-方法-技术-实践的脉络建立的。

交通运输系统由交通运输对象、交通运输设施设备、交通信息和人员组成，是一个可分、多层、动态、开放的系统。交通运输系统最大特点是多重性，是指对国民经济有基础性，对空间、地域与时间有较强的依附性，对社会和经济的贡献具有间接性和隐蔽性，系统内各种运输方式在一定程度上具有可替代性。交通运输系统工程是以交通运输系统的整个运输活动为研究对象，运用系统的原则和方法，为运输活动提供最优规划和计划，进行有效地协调和控制，并使之获得最佳经济效益和社会效益的组织管理方法。运用系统工程的基本思想和系统科学的方法及理论，解决交通运输系统具体问题，是交通运输系统工程的另一个定义。

在实践中，交通运输系统的发展通常是以功能和目标为导向的。运输系统是以物质流、能量流为系统要素构成的网络系统，系统中各要素之间、要素与整体之间的相互关联、相互作用，使得系统作为一个整体发挥其应有功能。我国交通运输系统工程从一开始就定位在应用领域，其理论建设始终与我国交通运输领域实际需要紧密结合在一起。交通运输系统工程理论的演进路径是“认识-实践-再认识-再实践”，体现了“理论-实践-再理论-再实践”的升华过程。交通运输系统的技术要素与非技术要素发挥着不同的作用，技术要素在当前阶段起到了关键性作用。技术要素只有有效、合理地“嵌入”交通运输系统中，才能发挥最好的作用。

在我国，系统工程思想下的交通发展有两大理论：交通运输系统分析理论和综合交通发展理论。交通运输系统分析理论，是用定性和定量工具对交通运输系统的结构和系统状态进行分析，提出解决交通问题的可行方案。综合交通发展理论主要是依附于交通运输系统发展阶段性任务而形成的,偏重于各种运输方式基于技术经济特征的优势比较上的优化，或者说技术经济互补性。

在新时期，我们要重新认识交通运输系统现代性特征：系统性特征更为明显并不断拓展，整体性更为突出，动态性、融合性和开放性更为灵活，交互性和共享性更贴近实际。交通强国建设要求、交通一体化高质量发展阶段特性、智能交通与共享互动的供求新系统等赋予了新时期交通运输系统新的使命。全球政治、经济格局的变化直接影响着运输格局。科技进步加速催生交通运输重大变革，智能、共享、快速成为现实，绿色化、智能化、共享化成为交通发展的潮流。交通运输系统将面临质量变革、效率变革和动力变革。

新时期交通运输对经济社会的引领作用，既是现实问题，又是学术问题。在新技术的作用下，交通运输系统自身优势的特征更加聚焦于整体性、系统性和集成性，不同运输方式技术经济特征变化明显。在研究未来交通运输系统理论的发展时，交通系统现代性问题不可回避，包括：系统思想及其应用要落地，系统工程与系统分析的应用要具体化，系统协同与系统涌现的处理要有方法，交通运输系统适应性问题要持续深入研究。

新时期交通系统发展需关注的重点有：技术导向型的交通发展路径如何把握；影响交通运输行业发展的关键技术问题；未来交通行业的发展趋势；未来交通运输系统的技术路径对交通系统要素构成的直接影响。

严新平：报告题目“我国内河新一代航运系统技术体系的思考”。

《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》《内河航运发展纲要》和“双碳”战略目标等，给水路交通发展指明了方向。在取得巨大发展成就的背景下，水路交通仍然存在3方面问题。

问题1：水路交通系统急需体系化提升和优化。主要体现在体系化顶层设计缺乏；基础设施建设重物理航道建设，轻配套运营系统建设；各部分规划、设计、建造、运维自成体系，耦合不够；标准体系不全，衔接性有待提升。

问题2：水路交通船员队伍存在很大的困境。当前船员规模数量很大，但与行业发展需要相比仍有差距。主要体现在美好生活的向往与船员职业艰苦性的冲突，社会进步与船员职业地位矛盾，高技术在船舶上应用与人员替代的纠结。

问题3：蓬勃发展的高新技术催生水路交通业态变革。运载工具智能感知、辅助决策和控制技术及数字化技术的应用，运营服务无纸化、控制智能化等，使得水路运输业态逐步发生变化。

针对以上3方面问题，国内外水路交通技术的发展趋势主要集中在5个方面：船舶智能技术水平不断提升，逐步实现运输船舶的少人化；船舶动力能源的多样化、低碳化和推进系统的电动化、集成化；航道基础设施、能源供给、通信网络一体化，岸基船舶控制中心成为水路基础设施重要组成部分，铁水联运、公水联运综合集疏运体系也正在得到加强建设；港口作业逐步实现全面的智能化；以智能化为特征的智能航运不断发展，形成未来航运新业态。

新一代航运系统是以实现“乘客和货物舒适搭载与个性化、高效精准位移”为服务导向，绿色智能船舶、数字生态设施、可靠岸基支持和韧性运营服务等独立运作而又随机关联组件、要素和系统适时交互、协同作业，具有明显的层级特征。新一代航运系统利用高新技术实现航运系统“船-港-货，人-机-环”要素融会贯通、自洽共享，运输船舶运营将呈现“岸基驾控为主、船端值守为辅”新业态，以信息物理系统为基础，构建数字化创新技术体系。

新一代航运系统技术体系、装备谱系包括船舶及其相关的系统、航道及其相关的设施、岸基及其相关系统和运营相关系统。新一代航运体系关键技术包括航运系统规划设计技术、绿色智能航运装备技术、数字生态航道建养技术、船舶运行智能控制技术、交通运营组织优化技术、水上安全应急救援技术以及航运测试验证评估技术。新一代航运系统技术体系的控制架构是一图一网三系统，其发展路径是：第1 阶段，实现设备绿色化、智能化发展；第2 阶段，逐步实现在典型场景里面远程驾驶和岸基值守；第3阶段，最终实现自航船舶编组、少人、自主水路运输形态。

构建新一代航运系统的技术体系、装备谱系与标准架构，需要技术、管理、法规等同步研究与探索。只有解决了新一代航运系统的载运装备、基础设施、运营服务的概念、技术、规范等问题，才能实现“岸基驾控为主、船端值守为辅”的未来船舶运行模式。

黄民：报告题目“铁路网高质量发展的系统思考”。

目前，中国铁路网总体规模按营业里程在全球是居第2位，按路网质量是第1位的。15万km的营业铁路基本覆盖了20万人口的城市。4万km的高速铁路，基本覆盖了50 万人口以上的城市。随着规模的扩大和质量的提高，铁路已经基本适应经济社会发展需要。系统的分析表明，结构性矛盾还是存在的，主要表现是短板现象突出、结构有待优化、配套需要完善。

铁路高质量发展要点之一就是坚持系统思想。首先要系统谋划、全局性布局和整体性推进；其次要突出补短板，强弱项，实现系统最优；第三要实现结构与规模相协调，速度与效益相统一。在考虑发展方向、发展重点或发展的基本任务时，首先要以系统效率为目标，提高资源配置效率；其次是以供给质量为目标，改善铁路服务供给。铁路高质量发展要以有效衔接为目标，促进各种运输方式、铁路各子系统融合发展。

客运网高质量发展的第一个着力点是建设便捷高效的城际铁路网。打造城市群内1～3 h城际畅行圈，就是要在铁路网、高铁网的基础之上再加密网络，覆盖10万人口的城市，使得铁路在城市群内城际之间的运输份额达到20%～30%的水平。第二个着力点是发展畅达融通的市域(郊)铁路网。采用市域（郊）铁路方式在都市圈打造30 min 城市生活圈，并打造30～60 min的城郊通勤圈，基本覆盖5万人以上的城镇组团。在客运网高质量的发展中，应大力促进“四网”融合发展，坚持融合发展理念，强化战略规划引领，坚持站城融合开发，立足于打造以轨道交通场站为支点，枢纽中心、商业中心、居住中心、生产中心圈层分布站城一体城市综合体和微中心，推动地上地下空间一体化开发，实现土地集约高效利用。

货运网高质量发展的第一个着力点是推进货运支线铁路建设，优化路网结构。具体包括：①通过支线铁路建设，优化结构，基本实现门到门运输；②支线铁路建设要在降低建设成本同时进行运营与管理的改革。第二个着力点是加快铁路专用线建设，增强铁路技术经济优势。具体包括：①调整专用线发展方向；②降低专用线建设标准，提高投入产出效益；③提倡专用线共享共用，提高运用效率；④加大政府性资金支持力度，鼓励社会资本参与投资；⑤规范和降低专用线运用成本，优化专用线审批环节，促进专用线建设发展。

王先进：报告题目“交通系统立法的现状与展望”。

“十三五”以来，交通系统在科学立法、民主立法、依法立法、法规制修订等方面积极推进。交通运输部印发的《部党组关于加强立法工作领导的意见》(2016年)，明确立法规划，重大立法事项均必须通过部党组会、部务会审议，确保党的大政方针在立法中得到深入贯彻。交通运输部颁布的《交通运输法规制定程序规定》(2016)，对完善“交通运输立法立项论证机制”“中央与地方立法指导—合作、联系、评估机制”等近10 项立法工作机制，全方位规范立法立项、起草、论证、协调、审议工作流程，建立完善部与国家局立法工作机制，建立“归口管理、分工管理的立法工作格局”具有里程碑意义。

综合交通法规体系框架初步构建，使各领域、各门类基本实现有法可依。法律法规制修订取得积极进展，有效促进立法与改革决策相衔接。规章制定工作取得明显成效，满足行业改革发展需要。地方交通运输立法扎实推进，成为国家交通运输立法的有力补充。

发展成绩显著，问题依然明显。问题主要体现为综合交通运输法规体系有待完善、部分立法滞后于行业发展、旺盛的立法需求得不到及时满足。

当前和今后一个时期，交通改革发展对交通立法提出更高要求。须以问题为导向，聚焦加快建设交通强国目标任务，突出重点，区分轻重缓急，编制和实施立法规划。未来重点工作有：①加快综合运输立法步伐，奠定现代化综合交通体系制度基础；②贯彻中央决策部署，及时就重大事项形成立法成果；③全面加强安全应急保障立法，守住交通运输安全发展底线不放松；④着力完善现代交通运输市场体系立法，保障交通运输提质增效；⑤坚持立改废释并举，切实维护国家法制统一；⑥加强队伍建设，强化支撑保障。

胡华清：报告题目“系统思维与民航发展——以智慧民航建设为主线”。

民航是战略性产业，在全球经济和人民日常生活中发挥着不可替代的重要作用，具有规模体量大，网络通道广，系统性强的先进特征。

从运行保障看，民航具有安全标准高、多专业紧密协同，分秒级严格管控的特点。航班运行保障需要各相关单位和部门密切配合，各环节紧密衔接。从运输服务看，民航是现代产业链、供应链中不可替代的系统组成部分。未来民航运输将推进服务的一体化、定制化和智能化，有力支撑国家建设安全稳定的产业链、供应链体系。从产业协同发展看，民航具有技术密集、资金密集、产业链长的特点，对上下游产业具备较强的辐射带动作用。通过完善民航产业生态，健全产业协同发展，增强我国航空领域重大装备自主能力。

面向2035年，我国民航发展仍然处于战略增长机遇期，市场增长潜力巨大。从全球民航发展趋势看，新一轮科技革命和产业变革正在全方位重塑民航业务的形态、模式和格局。民航系统建设的总体路径是以智慧民航建设为主线，系统性推进民航发展。

智慧民航建设已经成为全球航空业发展重点领域。智慧民航是瞄准民航强国建设目标，应用新一轮的科技革命和产业变革最新的成果，创新民航运行、服务、监管方式，实现对民航全要素、全流程、全场景进行数字化处理、智能化响应和智慧化支撑的新模式、新形态。

智慧民航总体架构聚焦民航发展空间、发展主体、发展动能和发展成效，以智慧出行、智慧空管、智慧机场、智慧监管为抓手，着力推进民航产业协同发展，强化改革创新、科技创新和技术保障三大支撑，全力推动智慧民航的建设。到2035年，全面实现运行一张网、监管一张网、通关一次检、出行一张脸、物流一张单的“五个一”发展目标。

智慧民航主要有4个场景：一是智慧出行。以缩短旅客综合出行时间，促进物流提质增效降本为目标，围绕旅客行前、行中、机上全流程和航空物流运输全过程，构建便捷舒心旅客服务生态和高效航空物流服务体系。二是智慧空管。从全国民航协同保障运行，基于四维环境精细运行和基于融合运行维度，夯实空中交通安全管理基础，提升空中交通服务全局化、精细化和智慧化运行水平，逐步构建新一代的空中交通管理体系。三是智慧机场。从机场的全域协同运行作业与服务能力、建造和运维水平等方面，推进飞行区保障少人化和无人化，航站楼服务智能化以及货站保障的专业化和智能化，推动航班运行控制智能决策，提升协同保障能力，改进服务水平和运行效率。四是智慧监管。从打造一体化创新型数字政府、数据驱动的行业监管和融合创新的市场监测视角，以数字政府为建设重点，构建行业智慧大脑，为公共服务和高效运转赋能。

智慧民航建设是贯穿系统思维的前瞻性思考。我们需要坚持系统性思维，推进综合交通和民航安全创新与可持续发展。

吴建军：报告题目“系统科学与智慧城市交通融合研究”。

系统科学研究对象包括结构与功能、要素与系统、系统与系统之间的关系以及系统环境等。系统工程是直接用来改造世界的工程技术，系统科学是直接为系统工程提供理论方法和基础科学。系统学是揭示系统客观规律的基础性科学。系统科学研究的范式包括系统要素的分解、建模、验证。

交通系统是非常复杂的系统。一个相对完整的城市交通系统涉及的要素有基础设施、出行者行为、交通工具、管理控制、运行环境等，这些要素构成了非常复杂的人机交互的复杂巨系统。其复杂性除了要素复杂以外还涉及流量分布的时空复杂性。综合交通离不开系统的行为分析和系统的决策，涉及复杂网络结构、多类出行个体、多种交通方式、复杂的出行环境、复杂的出行行为等。交通系统科学是揭示交通现象背后基本规律的学科，重点关注交通系统中人-车-路-环境-社会等因素之间相互作用机制、影响机理以及系统功能的管控与决策优化。

新一轮科技革命所引发的交通新业态与新模式为城市交通管理带来全新挑战。不断涌现的新特征使得大规模、网络化城市交通系统优化变得更复杂，复杂不确定性场景下的城市交通系统的韧性运行与应急保障能力面临巨大挑战。未来智慧城市交通系统需要全新的理论、方法和技术的支持。融合大规模计算、人机协同、无人驾驶、车联网等的新方法进行应用场景构建，可以把握城市交通的运行规律，提升整体的交通运输资源利用率及基础设施通行能力，构建先进的城市交通控制和管理系统。

在结构方面，可以采用复杂网络、复杂性科学、统计物理、多层网络、韧性网络等系统科学方法来研究城市交通结构网络、城市出行行为等科学问题，相关方法包括综合交通路网优化、大规模复杂路况下动态路径生成-诱导-回溯模型与算法、大规模交通网络实时快速路径搜索算法等。在功能方面，可采用综合集成方法、理论、技术、工程等系统科学的方法来研究面向多模式、多尺度的城市交通规划与设计等科学问题，相关理论和方法包括城市交通站场与枢纽的选址规划理论、城市环境和交通环境系统耦合关系、常态/非常态下的地下-地上道路空间综合组织优化、交通设施与组织一体化设计、路网主动管控和风险事前评估等。

在管理方面，可采用系统论、不确定理论、最优控制、博弈论、系统仿真等方法来研究大城市复杂交通系统运营管理和组织调度等科学问题，相关研究内容和研究方法论包括城市交通基础设施资源配置理论、城市公共交通运营管理理论、综合交通协同组织优化方法、多模式运输组织和调度方法。在控制方面，采用协同理论、人机交互算法、机器学习、深度学习、控制论等方法来研究大城市综合交通智能运行调度、调控等科学问题，重点关注多源交通大数据、人工智能等新技术与城市交通运行管理和控制系统的深度融合。在应用方面，将结构设计、功能优化、管理、控制相关的方法与技术在城市交通领域进行综合应用，主要关注点包括系统集成、智能仿真、虚拟结合、数字孪生，以及大规模计算等方法。

系统科学与城市交通存在很多的结合点，有必要继续加强对交通运输管理基础科学研究的重视，注重交通理论研究的实用性导向，调动交叉学科开展融合研究，推动交通科学研究与应用相匹配，更好地支撑我国城市交通特别是未来智慧城市交通的管理和运行。

孙启鹏：报告题目“综合交通实践与理论——系统思想视角的思考”。

中国综合交通实践发展可划分为4 个阶段。综合交通1.0(1949—2007年)，是共同发展时期。综合交通2.0(2007—2016年)，属于综合交通的初期阶段。综合交通3.0(2016—2021年)，开始实质性的建设智慧交通。综合交通4.0(2022年—本世纪中叶)，真正进入实质性的综合交通建设时期，目标是全面建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国。

国外的综合运输发展主要是依靠自然的演进，优点在于微观要素得到优化配置。我国的综合交通发展主要依靠强大的宏观调控手段，优点是快速实现规模扩张，缺点是微观要素优化缺乏内生动力，面向消费者的运输服务适配性较低。

综合交通(综合运输)有3 个明显的基本特征：一是协同共生，形成生态系统，包括交通方式之间、要素之间、交通和经济的关系，交通和社会的关系、交通和环境的关系都是协同共生的。二是要历史客观，做到继往开来；既要客观看待不同历史阶段交通发展的思路、思想和措施，又要看到未来发展的要求；既要避免理想化，同时又要准确地把握未来战略需求，通过增量优化来实现综合交通发展。三是动态平衡，实现与时俱进。我们要根据社会经济的发展与变化去研究、布局和规划综合交通。

综合交通的任务就是各种方式的合理分工，包括城市交通、区域交通和城市交通之间的合理有效衔接。综合交通理论研究重心要从供给导向转为需求导向，从政府主导转为市场主导，研究主线从功能均衡转化为经济均衡，研究关注点从体系构建转为系统运行，从对项目建设可行性研究转为系统效应的最大化，从总体规划适应转为结构性适应。

综合交通未来研究目标需要从生态可持续（低碳发展）、经济可持续（高质量发展）、社会可持续（和谐发展）这3 个方面来考虑。综合交通的未来研究方向需要考虑交通子系统协同融合、与经济系统的融合、与自然环境的融合，还要考虑系统的优化、运行的优化、服务创新、产业政策、战略管理和韧性治理等。

陈绍宽：报告题目“交通运输系统工程”期刊建设。

《交通运输系统工程与信息》是2001年2月正式创办的期刊，中国科协主管，中国系统工程学会主办，中国系统工程学会交通运输系统工程专业委员会承办，科学出版社出版。《交通运输系统工程与信息》是在钱学森系统工程思想和系统论指引下创办的交通运输领域内新型学术期刊。期刊强调交通运输与系统工程融合，强调系统实践与综合集成。期刊面向交通运输系统工程、综合交通工程等多个学科，始终以探讨重大交通工程的理论与实践问题为导向，促进学术交流，推动学科发展。期刊不预设学术立场，鼓励不同学术观点争鸣。期刊主要栏目充分体现了系统实践和综合集成的思想。

自2001年2月创刊以来，成立了七届编委会。第七届编委会于2019年3月成立，共77名成员，其中境外编委14名。本刊编辑部目前有工作人员10人，其中全职2 人，兼职8 人，具有副高级以上技术职称5人。审稿专家采用遴选和动态管理机制，通过成果检索、自荐、推荐等方式，在高等院校和科研机构遴选活跃在科研一线的专家学者作为审稿主体。

2021年论文平均发表周期接近160天，论文作者单位分布集中度正逐年下降，作者技术职称职务趋向高级职称。从中国学术期刊影响力年报数据看，2015年到2020年，影响因子由前8%上升到前2%。国际影响力从2015年到现在逐年小幅上升。在交通运输领域155本同类期刊中，依中信所影响因子排在第4位，按知网影响因子排在第2位。

期刊建设的主要措施是修炼内功和加强交流宣传。通过增强主编力量，提升审稿质量，缩短审稿周期等修炼内功的举措，挖掘有潜力稿件，适度扩大审稿队伍，给作者提供具有可操作性的稿件修改意见，监督作者修改和完善稿件。通过期刊建设交流活动、微信公众号建设、英文专栏建设等活动，推动领域类期刊互相支持，提升期刊文章下载量，拓展期刊文章阅读群体区域分布，扩大期刊影响力。

内外双修是促进期刊建设与发展的有效途径。主编力量、审稿队伍、编辑队伍的建设是根本因素，平台(网站)、虚拟专栏、公众号、学术交流等是重要的外部推动力量，只有做到内外双修才能保持期刊的可持续发展，才能实现瓶颈突破，踏上新的台阶。