区域基础设施系统的复杂性与长效性

基于系统科学理论归纳了基础设施的系统特性,解析了区域发展复合系统中基础设施子系统与其它子系统的耦合关系;提出4个命题,论证区域发展复合系统演进过程中各子系统的耦合机理,从子系统间耦合作用的角度阐释基础设施系统长效性的内涵;运用系统动力学构建基础设施系统长效性模型,进行政策实验,提出了长效性保持策略.     

城市复杂公共空间系统韧性建模研究

为了分析突发事件的破坏作用以及城市复杂公共空间系统的功能水平变化,引入“韧性”来表征系统遭受破坏后的吸收、适应和恢复能力.从突发事件发生的全过程视角出发,首先定义了城市复杂公共空间系统韧性建模函数,包括:系统结构组成、系统韧性函数、突发事件破坏函数和系统功能恢复函数;然后以重庆某轨道交通站为例构建城市复杂公共空间系统韧性模型,包括:虚拟系统模型、韧性函数模型、突发事件模型和恢复函数模型;在5种不同等级洪水灾害情景下,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对城市复杂公共空间系统韧性进行模拟计算,得出不同等级洪水灾害情景下城市复杂公共空间各子系统功能水平变化情况以及系统韧性水平分布规律.模拟结果表明:3级及以下的洪水灾害对该轨道交通站各子系统功能会造成轻微损害,但其能快速恢复至正常运行状态,该轨道交通站系统表现出较强的韧性水平;3级以上洪水灾害对其破坏程度较为严重,各子系统恢复时间较长,系统的韧性水平较低.该模型可为城市复杂公共空间系统韧性研究提供支持,对制定灾害预防措施和城市复杂公共空间系统韧性提升策略提供一定参考.     

区域旅游可持续发展系统的动态仿真

根据可持续发展理念, 构建包含旅游、人口、社会、资源与环境五大子系统的旅游可持续发展系统. 在分析旅游可持续发展系统内部各要素内在关联及动态行为的基础上, 基于系统动力学理论, 建立旅游可持续发展的系统动力学模型. 运用系统动力学建模软件VENSIM, 对西藏旅游可持续发展进行了仿真模拟. 通过对关键要素指标的调控, 提出西藏旅游业应走兼顾环境保护、基础设施投资、专业人才培养、旅游法规制定、旅游企业以及企业员工等要素的可持续发展模式, 为西藏旅游可持续发展的科学管理提供决策依据.     

基于系统动力学的企业复杂系统资源负熵管理模型仿真

从系统角度研究了企业复杂系统可持续发展的必要条件是获取资源负熵,构建了资源负熵管理模型与系统流图,通过以政府政策与技术管理创新为着力点对资源负熵管理模型仿真模拟,分析仿真结果表明,将系统动力学应用于企业复杂系统资源负熵管理可以反映研究对象系统内子系统的耦合与因素间的复杂关系,该方法可以为企业复杂系统可持续发展资源负熵战略提供指导作用.     

火电厂生态工业园的系统动力学模拟与调控

火电厂生态工业园作为区域工业生态系统是由产业、人口、资源和环境生态等子系统组成,各子系统之间、各子系统与外部环境之间不断的进行着物质、能量、信息等的交换,是一个开放的系统.火电厂生态工业园的可持续发展依赖于各子系统的合理结构、发展模式以及对系统的有效调控.将可持续发展思想与系统动力学方法相结合,在系统地分析火电厂生态工业园的系统结构的基础上,构建了火电厂生态工业园的系统动力学模型;确定生育指数、各产业投资比、科技因子、资源循环利用率等参数为调控参数.以朔州火电厂生态工业园为案例进行了9个方案的模拟和调控.结果表明:方案7和方案8的调控参数选取合理,废物排放最少,经济、环境和社会效益最大,是朔州火电厂生态工业园实现可持续发展的相对最佳方案.     

级联失效下城市多层关键基础设施系统脆弱性分析

本文阐述了关键基础设施和多层网络相关定义,分析了不同耦合方式下多层网络间的差异性特点。在此基础上,将双层耦合网络的级联失效模型推广到多层耦合网络中,建立多层耦合网络的脆弱性模型。并运用多层耦合网络理论对复杂又脆弱的城市关键基础设施系统的脆弱性进行评价。以我国某城市电力网络、燃气网络和供水网络为实例建立多层耦合网络。针对不同耦合方式和不同攻击方式验证模型的合理性和适用性。研究发现随着网络层数的增加系统的脆弱性增大,并且在单向功能依赖关系模型下和基于负载的蓄意攻击下,系统表现出了明显的脆弱性。     

耦合协调度视角下装配式建筑精益施工能力与效益关系评估研究

为了减少耦合协调度计算的主观性、揭示装配式建筑项目中精益施工能力与效益间的耦合协调状态,通过改进耦合协调度模型,进行装配式建筑精益施工能力与效益的耦合评估研究.基于文献分析和理论推导,揭示了精益施工能力与效益的耦合机理;在文献分析基础上,通过专家评审,建立了精益施工能力与效益的评价指标体系;采用熵值法,计算各指标权重,再基于改进耦合协调度模型,评价精益施工能力与效益的耦合协调度.收集全国不同地区14个装配式建筑项目施工的样本数据,分析这些项目中精益施工能力与效益的耦合协调度.结果表明,从项目维度看,目前多数装配式建筑项目的精益施工能力与效益耦合协调度在0.609与0.761之间,处于初级或中级协调水平,个别项目耦合协调度低于0.5,处于濒临失调状态;从区域维度看,南、北方的装配式建筑项目精益施工能力与效益耦合协调水平差距明显,这主要归因于使用意愿、推广力度和经济条件的差异而非装配式建筑的推广时间.基于结果分析,进一步提出营造装配式建筑精益施工能力与效益转化的良性生态,完善现有精益施工能力培训体制.研究结果为实现装配式建筑精益施工能力与效益的良性耦合提供了理论参考和对策建议.     

农牧结合生态系统管理的动力学机制

系统动力学是研究信息反馈系统动态行为的计算机仿真方法,它用于研究与规划非线性复杂系统的动态行为和相应的长期战略决策有其独特的优点。禹城市既是粮食生产优势产区,同时也是畜牧业生产的优势产区,种植业子系统和养殖业子系统是禹城市农业生态系统两个最主要的子系统,种植业和养殖业协调发展是农业生产持续健康发展的关键。通过建立系统动力学模型,模拟在资源、经济等因素影响下的禹城市农业生态系统发展动态,对种植业和养殖业子系统内部组分结构比例实施调控,经过反复运行试验,从中选出3种典型情景供决策者参考。图4,表1,参6。     

基于系统动力学的区域绿色发展多情景仿真及实证研究

参考DPSIR分析框架,采用系统动力学建模技术,构建了区域绿色发展多情景仿真模型,模型由经济人口、资源能源、环境评估3个子系统构成。以湖南省为研究案例运行仿真模型,有效性分析显示模型对大部分关键指标的历史和现状数据的仿真误差在10%以内。设计了粗放-调整、经济转型优先、污染治理优先3类情景方案,对湖南省3类情景2016~2030年的仿真运行结果表明:(1)经济总量增长和城镇化方面,长期上经济转型优先情景最优、其次是污染治理优先情景,但粗放-调整情景在2020年前仍能维持较高经济增速;(2)能源供应是湖南省未来主要的资源瓶颈,各类情景中远景一次能源自给率均将下降至30%以下,此外粗放-调整情景将有20%~25%用水缺口;(3)大气污染控制上污染治理情景优于经济转型情景,碳排放和水污染控制上偏重源头预防的经济转型情景效果更佳。文末根据仿真结果提出了相应的政策建议。     

轨道交通网络列车衔接组织的递阶协调优化

协调轨道交通网络列车的运行组织，能够使运能资源得到合理配置。在分析网络协调性的基础上，将轨道交通网络视作动态大系统，建立换乘站子系统所在衔接层的换乘时间效益优化模型，再从网络协调层对换乘节点间列车衔接方案进行全局递阶优化，描述了相应的并行协调求解算法。结合实例模拟协调过程获得可选方案，对协调性和适用性做了比较，结果表明该方法可根据不同需求产生相应协调方案，为列车运行组织提供决策依据。     

PERSPECTIVES ON URBAN WATER INFRASTRUCTURE IN CHINA FOR THE 21~(ST) CENTURY: SDMUWEIC MODEL

Based on system dynamics approach, SDMUWEIC model is developed in order to evaluate future dynamics of urban water infrastructure development in China. Firstly, this paper presents the basic structure and characteristics of the model, focusing on water infrastructure's dynamic relationships with population increase, economic development, water resources shortage and water conservation practices. Secondly, model veracity and robustness tests based on behavior reproduction and uncertainty analyses are illustrated. Thirdly, based on the model, future patterns of China's urban water infrastructure investment requirements are simulated, and effectiveness of two different policy scenarios are evaluated. Finally, conclusions and policy implications are drawn, allowing insights into China's sustainable water infrastructure policies and managements.     

基于X语言的起飞场景民机协同设计与仿真一体化方法

针对大型复杂产品,传统基于模型的系统工程(model-based system engineering, MBSE)方法存在系统设计和仿真验证的多语言、多平台集成实现,难以保证高效、准确地反馈系统设计的缺陷,无法达到快速优化设计目的等问题,提出采用基于面向复杂系统支持MBSE的新一代一体化建模仿真语言—X语言实现面向起飞场景的民机跨域子系统的一体化建模仿真。从民机起飞过程需求分析出发,建立了起飞场景的系统级模型和物理级模型,并在X语言的建模仿真软件—XLab进行统一的建模仿真验证,给出了基于X语言面向复杂产品协同设计与仿真一体化方法,为不同领域的设计人员实现复杂产品设计的协同与优化提供了全新的理论与方法参考。     

Quantifying the Indirect Benefits of Transport Infrastructures and Value Capture Ways in Transportation

1. INTRODUCTIONA metropolis is a dynandc system thected by many elements. In this dynamic system, transportation and landuse are two key elernents to which mally social and econoIIilc problerus in metropolis are related. These twoelemeots are the cause and effect of Problerns faced by some metropolises in China, such as trdri congestion,excessive agglomeration of economic activities. One effective way to solve u-rban probIems in China is to studythe reIationship between transportatiOn …     

城市群空间结构演进与经济增长耦合关系系统动力学仿真

通过构建城市群空间结构演进与经济增长耦合关系的系统动力学模型,借助Vensim平台与政策模拟方法研究了3种城市群空间结构演进与经济增长耦合关系模式,比较发现,城市群空间结构向位序-规模分形分布的演进模式最利于促进城市群经济长期增长。降低生产要素迁移障碍、增强基础设施建设与共享、提高城市间贸易强度、扩大政府支出等措施能促进城市群经济增长但会阻碍城市群空间结构优化;而扩大城市间地价差距、增强风险投资、提高教育投入、增强中心城市向周边城市知识溢出等措施能同时促进城市群经济增长和城市群空间结构优化。为了优化城市群空间结构演进与经济增长耦合关系,需要努力培育风险投资和构建有偏向知识溢出网络。     

System optimization model of adoption of a new infrastructure with multi-resource and multi-demand sites

This study develops a conceptual system optimization model of adoption of a new infrastructure technology with multiple resource sites and multiple demand sites. With the model, this paper analyzes how the distance, spillover effect, demand, initial investment cost, and learning rate influence the adoption of the new infrastructure technology and presents optimization results of the model in different scenarios. The main findings of the study are: from the perspective of system optimization, (1) different distances among different resource-demand pairs will result in different adoption time of a new infrastructure; (2) technological spillover among different resource-demand pairs will accelerate the adoption of a new infrastructure; (3) it is hard to say that higher demand will pull faster adoption of a new infrastructure, and the optimal time of adopting of a new infrastructure is very sensitive to its technological learning rate.     

PERSPECTIVES ON URBAN WATER INFRASTRUCTURE IN CHINA FOR THE 21^ST C0ENTURY： SDMUWEIC MODEL

Based on system dynamics approach, SDMUWEIC model is developed in order to evaluatefuture dynamics of urban water infrastructure development in China. Firstly, this paper presents thebasic structure and characteristics of the model, focusing on water infrastructure‘s dynamicrelationships with population increase, economic development, water resources shortage and waterconservation practices. Secondly, model veracity and robustness tests based on behavior reproductionand uncertainty analyses are illustrated. Thirdly, based on the model, future pattems of China‘s urbanwater infrastructure investment requirements are simulated, and effectiveness of two different policyscenarios are evaluated. Finally, conclusion,; and policy implications are drawn, allowing insights intoChina‘s sustainable water infrastructure policies and managements.     

人口密集区震后压埋人员伤亡及救援动态模型

根据对人口密集片区震后压埋人员伤亡及救援影响因素分析,结合系统动力学基本思想及原理从地震破坏子系统、人员伤亡子系统、应急救援子系统、抗震防灾子系统四个子系统,研究了人口密集片区震后压埋人员伤亡及救援过程中的动态反馈性;建立了人口密集片区震后压埋人员伤亡及救援系统动力学因果模型和流量模型;结合城市抗震防灾规划标准中对紧急避难场所、疏散道路等的建设要求,就重点人群密集片区不同发震时刻震后压埋人员伤亡及救援过程进行了动态模拟;并根据模拟结果对人员密集片区的防灾及紧急救援提出了相关的建议,为城市抗震防灾工作提供参考.     

基于网格技术的高速公路通道实时协同控制

针对大城市高速公路通道控制中城市高速公路子系统、并行街道子系统、匝道子系统的控制策略独立制定产生的不协调状况,以高速公路通道整体为研究对象,建立高速公路通道多控制措施多子系统协同控制的分层递阶控制体系;针对高速公路通道协同控制模型求解耗时长,通道交通流实时控制无法真正实现的难题,构建高速公路通道网格体系,并对关键中间件模型设计分布式求解算法,利用网格高性能计算能力,实现通道控制问题的快速求解.     

离散事件动态系统仿真的递阶算法

本文在大系统分解-协调原理的基础上提出了一种离散事件动态系统仿真的两级递阶算法。这种方法首先将离散事件动态系统(DEDS)分解为N个互相关联的子系统,然后,下级对N个子系统进行仿真,上级协调子系统间的同步运行。文中对系统的分解原则进行了探讨,并对其正确性进行了证明。