CLIOS分析方法在交通規(guī)劃中的應用思考

CLIOS分析方法在交通規(guī)劃中的應用思考 【摘要】針對新的時代背景、技術進步等對交通規(guī)劃的需求，本文在分析傳統(tǒng)交通規(guī)劃所面 臨的需求及挑戰(zhàn)的前提下，基于一種復雜社會技術系統(tǒng)分析方法（CLIOS分析方法），結合 交通規(guī)劃的實際問題分析了CLIOS分析方法在交通規(guī)劃中的應用，包括三個階段12個步驟， 以期對我國的交通規(guī)劃理論與方法的不斷完善提供借鑒。 【關鍵詞】綜合交通規(guī)劃；復雜系統(tǒng)；社會技術系統(tǒng)；CLIOS分析過程 1、前言 交通規(guī)劃在交通系統(tǒng)形成及運行過程中的重要性不言而喻，半個世紀多以來，多個領域 的理論與技術進步大大推動了交通規(guī)劃理論與方法的進步與創(chuàng)新。隨著發(fā)展理念的不斷轉變 及更新，交通規(guī)劃的理念亦有相應的調整，可持續(xù)交通、生態(tài)交通、人性化交通、綠色交通、 低碳交通等眾多理念陸續(xù)被引入，亦對交通規(guī)劃的方法論提出了更高的要求。 概括而言，交通系統(tǒng)是由基礎設施、運輸工具、運輸對象、組織管理體制等部分構成， 同時與外界系統(tǒng)如土地使用、環(huán)境、能源、經(jīng)濟、人文等有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此，交通 系統(tǒng)可視為一個復雜的社會技術系統(tǒng)。 社會技術系統(tǒng)的概念最早是從TavistockInstitute的一項研究中發(fā)展起來的[1]，社會技術 系統(tǒng)理論認為一個“組織”是由社會子系統(tǒng)與技術子系統(tǒng)為核心構成，同時需考慮環(huán)境子系統(tǒng)。 對于社會子系統(tǒng)與技術子系統(tǒng)而言，如果只強調其中的一個而忽略另一個，就可能導致整個 系統(tǒng)的效率低下。 當前交通運輸系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展理念已經(jīng)成為共識，但是如何運用已有的技術方法在多 維可持續(xù)的框架下進行綜合交通系統(tǒng)的總體規(guī)劃，亦是當前交通規(guī)劃界所需要探索和回答的 問題，本文在分析我國交通規(guī)劃現(xiàn)狀及面臨需求的前提下，結合CLIOS（Complex,large-scale, interconnected,open,sociotechnical）過程[2]對未來交通規(guī)劃的分析方法進行探討。 2、當前交通規(guī)劃現(xiàn)狀及需求 傳統(tǒng)的交通規(guī)劃技術體系是建立在以“四階段法”為代表的交通模型技術之上，以數(shù)據(jù)分 析作為重要支撐。這種過于強調滿足需求的規(guī)劃技術思路，總體上呈現(xiàn)了內向型、封閉型、 被動適應型等特征，而“從提高供給的角度盡量實現(xiàn)交通系統(tǒng)供需平衡”的視點已經(jīng)為現(xiàn)實發(fā) 展所否定[3]，因為交通網(wǎng)絡的供給能力永遠無法達到一種充分滿足需求的狀態(tài)（尤其在高峰 時期）[4]。隨著中國城鎮(zhèn)化、機動化的快速發(fā)展，傳統(tǒng)規(guī)劃技術體系越來越無法適應中國的 現(xiàn)實情況，具體表現(xiàn)在如下方面： （1）當前我國處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，城市用地急劇擴張，無論北京、上海等國際 性大都市，還是許多中小城市都在大力推進新城區(qū)的建設。2009 年江蘇省所有地級市新城 區(qū)規(guī)劃面積總和高達原中心城區(qū)范圍的 40%以上。在這種用地快速擴張的前提下，城市空 1[2,8,9][2,8,9] 間結構、土地使用形態(tài)將發(fā)生根本的變化，進而引起交通出行特征和出行行為的變化。針對 這種發(fā)生了根本性改變的交通出行行為特征，僅僅通過對現(xiàn)狀交通行為的調查、分析，并在 此基礎上進行趨勢預測是難以全面把握發(fā)展的需求的。 （2）傳統(tǒng)交通規(guī)劃的內向型本質使其技術體系過多關注交通系統(tǒng)本身，忽略了對交通 出行起到?jīng)Q定性影響的“交通與土地使用的協(xié)調性”分析，導致了嚴重的職住不平衡情況的發(fā) 生，出現(xiàn)了大量的“鬼城”、“空城”等情況。交通系統(tǒng)與土地使用的不協(xié)調，也導致了交通樞 紐的效率不高，交通樞紐無法對周邊土地開發(fā)進行有效的支撐和引導。出現(xiàn)上述問題的根源 在于由于傳統(tǒng)的交通規(guī)劃技術體系缺乏對交通與土地使用協(xié)調性的有效分析，無法對經(jīng)濟整 合及區(qū)域競爭力優(yōu)勢的創(chuàng)建等方面進行有效關注，更無法去滿足更廣泛的經(jīng)濟、社會和空間 發(fā)展的目標，而這些與交通系統(tǒng)密切相關的土地使用、經(jīng)濟社會發(fā)展等因素又將反過來影響 交通系統(tǒng)的發(fā)展。 （3）傳統(tǒng)交通規(guī)劃技術體系更多的將關注點放在基礎設施方面的規(guī)劃，而忽視了將運 營、管理等相關內容整合進入規(guī)劃工作，規(guī)劃、建設、管理、運營一體化的工作還缺乏實質 性推進。對于交通技術之外的跨領域技術融合更是缺乏進一步的融合，例如欠缺對交通與通 信系統(tǒng)協(xié)同關系的分析，缺乏長期的技術觀察及預測，沒有看到10年乃至更長時間的技術 發(fā)展對交通系統(tǒng)及其用戶的影響；缺乏良好的公眾參與及相關利益者的良好參與；當前的交 通規(guī)劃已經(jīng)意識到可持續(xù)發(fā)展的重要性[5,6]，但是在實際操作中，依然缺乏對多維（社會、 經(jīng)濟、環(huán)境）可持續(xù)性的關注及落實。 （4）傳統(tǒng)交通規(guī)劃技術體系缺乏對規(guī)劃實施外部環(huán)境及保障機制的整合規(guī)劃[7]，缺乏 對綜合的制度變遷的主動規(guī)劃，而這些變遷將會發(fā)生在規(guī)劃和運行過程中，而不是一個個項 目的基礎上。 當然上述問題的一部分并不是城市交通規(guī)劃領域所獨有的，而是產(chǎn)生于在當前日漸復雜 的制度環(huán)境和在市場驅動的社會中各類規(guī)劃該如何定位的討論。因此，未來的交通規(guī)劃需要 從被動適應需求型向著引導發(fā)展（包括需求）的方向轉變，可考慮應用復雜社會技術系統(tǒng)的 分析思路，從技術（物理領域等）和社會（制度領域等）兩個方面入手，整合協(xié)調，充分考 慮上述問題，切實實現(xiàn)交通規(guī)劃在整個交通系統(tǒng)發(fā)展中所應發(fā)揮的作用。 交通系統(tǒng)的發(fā)展與土地使用、能源、環(huán)境和社會經(jīng)濟之間的交互作用使得評價規(guī)劃方案 的長期效果是非常困難的。同時，如果沒有一個綜合的分析過程，則理解這些交互也是非常 困難的。事實上，綜合交通系統(tǒng)的形成一方面是物理領域（例如道路、機動車、公交系統(tǒng)等） 的發(fā)展和支撐，一方面也受到制度領域（例如公共和私人部門等）的制約和影響，因此，在 分析和理解交通系統(tǒng)這樣一個復雜社會技術系統(tǒng)的過程中，需要一種綜合的工具來支撐對物 理領域和制度領域的全面思考。 3、CLIOS分析過程簡介 CLIOS 系統(tǒng)是指一類具有廣泛社會和環(huán)境影響的工程系統(tǒng)。由于具有眾多相互作用的 子系統(tǒng)，并且子系統(tǒng)的表現(xiàn)和交互具有極大的不確定，因此，整個 CLIOS 系統(tǒng)的表現(xiàn)也是 2[9] [9] [9] 難以準確預測的，這些特點使得描述和研究CLIOS系統(tǒng)非常困難。CLIOS分析過程可以作 為一個組織原理用來理解一個 CLIOS 系統(tǒng)的底層結構及行為，識別并應用戰(zhàn)略方案來改善 系統(tǒng)的性能，同時監(jiān)視這些方案的性能。這是一個不斷重復的過程，通過不斷地研究和干預 系統(tǒng)來對系統(tǒng)進行持續(xù)學習 。 CLIOS 分析過程的一個特點就是將物理領域與制度領域進行整合分析，并且為兩個領 域開發(fā)戰(zhàn)略方案。CLIOS 分析過程需要多種工具和方法，包括定量的工程和經(jīng)濟學模型用 來研究物理領域內的子系統(tǒng)、定性框架用來理解制度領域內的制度、組織和利益相關者的行 為。CLIOS 分析過程的一個貢獻在于它提供了一系列的工具，以結構化但靈活（模塊化） 的方式來學習如何可視化、思考、討論分析和評價 CLIOS 系統(tǒng)的解決方案。因此，CLIOS 分析過程實際上是一個模塊化的過程，不同的用戶可以根據(jù)需要進行定制或擴展。 CLIOS分析過程共有3個階段12個步驟： 第一階段：描述階段——用于分析人員描述系統(tǒng)結構和表現(xiàn)，用來理解系統(tǒng)的結構、行 為、嵌套復雜性和評價復雜性； 第二階段：評價、設計、選擇階段——開發(fā)和測試不同的政策或解決方案，用來創(chuàng)建和 評價戰(zhàn)略方案以改善系統(tǒng)性能； 第三階段：實施階段——實施和監(jiān)視不斷精煉后的戰(zhàn)略方案，將各種物理及制度領域內 的方案整合到一起以形成和實施一個可行的總體戰(zhàn)略或規(guī)劃來改善CLIOS系統(tǒng)性能。 CLIOS分析過程的流程及反饋如下圖所示 。 圖1CLIOS分析過程步驟示意 3 4、CLIOS分析過程在交通規(guī)劃中的應用思考 CLIOS分析過程的12個步驟應用于交通規(guī)劃中如下所示1。 4.1 第1階段 第1步：描述系統(tǒng)——形成檢查表及識別初始目標 首先交通規(guī)劃人員要形成一系列列表來對交通系統(tǒng)進行高層次的檢查，主要包括交通系 統(tǒng)特征列表（例如所規(guī)劃交通系統(tǒng)的時空范圍、關鍵的技術及系統(tǒng)、關鍵的經(jīng)濟及市場因子 等）；機會、問題與挑戰(zhàn)列表；初步系統(tǒng)目標列表。這些最初的列表是未來分析過程中非常 有價值的基礎。 交通規(guī)劃的具體目標可以從以下方面考慮[10]：滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求、優(yōu)化資源利 用效率、減少環(huán)境污染及促進生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)、與土地使用的協(xié)調發(fā)展、提供交通方式 選擇的多樣性、促進公共交通的優(yōu)先發(fā)展、提高交通效率緩解交通擁擠、促進社會公平、提 高安全水平、促進交通系統(tǒng)整體協(xié)調發(fā)展、建立城市交通系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的保障體系等。而 這些目標可包括在如下兩個全局目標之中：1）確保提供一個完善的、有效的、有魯棒性的 且安全的綜合交通網(wǎng)絡；2）在可持續(xù)的框架內最大化全部社會效益。 不同的地區(qū)和城市可以根據(jù)各自的競爭優(yōu)勢及發(fā)展戰(zhàn)略選擇不同的目標組合。一般的交 通規(guī)劃決策將基于如下方面：1）綜合交通系統(tǒng)的發(fā)展水平；2）總體的政策框架；3）規(guī)劃 區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展水平。在此需要注意的是，對交通規(guī)劃全局目標的定義有可能是有問題的， 看似有理的目標往往僅集中在供給方面，例如：提供一個可靠而經(jīng)濟有效的交通系統(tǒng)以具備 充分的能力去服務一個區(qū)域在規(guī)劃期間的交通需求。 第2步：識別物理領域內的子系統(tǒng)和制度領域內的部門組織 該步驟是要確定整個系統(tǒng)結構，即確定：1）CLIOS系統(tǒng)物理領域的主要子系統(tǒng)，對于 綜合交通系統(tǒng)而言，從物理領域可以劃分為四個相互關聯(lián)的子系統(tǒng)：社會經(jīng)濟、土地使用、 環(huán)境及交通系統(tǒng)；2）制度領域的主要部門組織，對于綜合交通系統(tǒng)而言，主要包括相關公 共和私人部門，如政府機關、私營企業(yè)、市民組織、獨立的專家/咨詢團體等；3）他們之間 在宏觀層面上的關聯(lián)。 這樣的劃分有利于從多維的角度去考慮 CLIOS 系統(tǒng)，并且可以避免一個以前的綜合交 通規(guī)劃經(jīng)常面臨的一個問題：缺乏對不同的利益相關者本身以及交通規(guī)劃在總體水平上對他 們的不同影響的全面理解。同時這樣的劃分也可以與第1步很好的聯(lián)系起來。 第3步：細化表述物理領域及制度領域 該步中采用系統(tǒng)科學中常用的子系統(tǒng)圖等方法來識別各領域中的主要組成部分及相互 之間的關系。例如對于物理領域中的交通系統(tǒng)而言，可能包括的組成部分有：交通網(wǎng)絡、交 通需求、裝備、車隊以及這些組成部分相關的特性如通行能力、能源消耗、環(huán)境污染等。 制度領域由公共和私人機構構成。公共機構包括那些規(guī)劃、建設、投資和運營交通項目 的組織，還有其他一些相關組織，如環(huán)境、能源部門等。私人機構包括提供交通服務的組織 1 這部分內容主要結合CLIOS過程的幾篇參考文獻編譯完成。 4[9][9] 如卡車公司、鐵路公司、船運公司、非政府組織等。 該階段可以利用的技術包括設計結構矩陣（DesignStructureMatrices(DSM)）等。 第4步：A：描述物理領域內的組成部分及制度領域內的行動機構；B：描述他們之間 的鏈接 物理領域子系統(tǒng)的組成部分具體而言有三種：1）常規(guī)組成部分：物理領域子系統(tǒng)圖中 最為常見的部分，例如擁堵、經(jīng)濟增長等；2）政策杠桿：物理領域內直接受到制度領域內 行動機構影響或控制的部分；3）通用驅動：貫穿物理領域內的多個或全部子系統(tǒng)，例如經(jīng) 濟發(fā)展。另外還包括外部因素。對于制度領域內的行動機構則需要關注其特性及對物理領域 內子系統(tǒng)的影響。 一個CLIOS系統(tǒng)中有三種關聯(lián)：1）物理領域子系統(tǒng)內各組成部分間的關聯(lián)，可以用基 于工程或微觀經(jīng)濟學的方法來進行分析；2）物理領域子系統(tǒng)內組成部分與制度領域內行動 機構間的關聯(lián)；3）制度領域內行動機構間的關聯(lián)，這需要一些組織學、制度學、政策學等 方面的理論。 第4步完成之后的CLIOS系統(tǒng)圖案例如下所示 。常規(guī)組成部分通用驅動政策杠桿 圖2 第4步結束后的CLIOS系統(tǒng)圖的實例 第5步：尋求對系統(tǒng)行為的深入洞察 一旦創(chuàng)立對交通系統(tǒng)的一般結構，就可以使用這些信息來獲得對系統(tǒng)行為更好的理解， 實現(xiàn)對系統(tǒng)特性的深入洞察，以便為轉入階段2和階段3提供基礎。 5 通過追蹤分析交通系統(tǒng)中的一些交互（如上一步中確定的三種關聯(lián)關系）可以實現(xiàn)對系 統(tǒng)行為（如如何改善系統(tǒng)、關鍵的不確定性等）更深入的理解。注意在該階段不是去定量化 各種關聯(lián)關系，而是通過一系列復雜且不確定的關聯(lián)鏈來理解系統(tǒng)發(fā)生改變的方向。 4.2 第二階段 在該階段，交通規(guī)劃人員開發(fā)一系列的規(guī)劃備選實施方案。該階段的一個成果是交通基 礎設施規(guī)劃，但包含的范圍應更廣泛一些，如運輸車隊、技術（ITS）、環(huán)境考慮、土地使用 政策、運行措施如擁堵收費等。 第6步：精煉系統(tǒng)目標和識別性能指標 在對系統(tǒng)充分理解的基礎上，首先將對第1步里提出的交通系統(tǒng)發(fā)展目標進一步精煉， 同時在目標確定過程中需強調一個綜合交通規(guī)劃除了提供完善高效的綜合交通系統(tǒng)外，必須 能夠建立有競爭力的規(guī)劃區(qū)域優(yōu)勢，這是目前的交通規(guī)劃經(jīng)常被忽略的問題。 交通規(guī)劃必須有相應的性能指標。獨立的一個指標很容易被構思和使用，但是可能不適 應整個系統(tǒng)的性能評價，因此需要從系統(tǒng)整體的角度來考慮性能指標。在綜合交通規(guī)劃中的 一些關鍵問題包括：1）區(qū)域競爭力和經(jīng)濟發(fā)展；2）環(huán)境質量和可持續(xù)的資源利用；3）收 益的公平分配以及與土地使用政策的一致性等。而交通規(guī)劃對這三個領域的影響都應當是明 確的可以衡量的，這意味著需要創(chuàng)建一些綜合性指標。 傳統(tǒng)的性能指標主要是與項目和規(guī)劃的各種方面相關，包括可動性指標、通行能力指標、 運行指標、項目管理指標、安全指標、環(huán)境指標及其他一些指標。這些指標又可以用旅行時 間減少、事故減少等來具體表達。未來一個關鍵的突破是將交通與社會經(jīng)濟、環(huán)境進行關聯(lián)， 形成協(xié)調各利益相關者的綜合性指標。 在識別多利益相關者綜合性指標的過程中可以應用的一個技術方法是需求度量矩陣。 在這一步有一個反饋，如圖 1 中的 A 所示，例如可能由于發(fā)現(xiàn)很難確定性能指標而重 新考慮和修改第一步確定的系統(tǒng)目標、系統(tǒng)邊界等。 第7步：為系統(tǒng)性能的改善確定和設計戰(zhàn)略方案 在確定交通系統(tǒng)的發(fā)展目標和性能指標后，剩下的問題就是如何通過戰(zhàn)略方案來改善交 通系統(tǒng)，即需要規(guī)劃人員來思考和設計戰(zhàn)略方案以完成最初的目標。這是 CLIOS 過程中具 有創(chuàng)造性的步驟，創(chuàng)造性思維和頭腦風暴常常是成功的關鍵。 構成戰(zhàn)略方案的可能包括如下三種： 1）物理設施改善：直接改變物理領域的組成部分，例如擴建道路網(wǎng)絡、增設停車場等； 2）政策驅動的改變：一些政策杠桿，如車輛交易政策、擁堵收費等； 3）機構改變：制度領域內的結構變化，如部門分工調整等。 這一步涉及的一個反饋是回顧審視第 2 步中識別的子系統(tǒng)和部門組織，如圖 1 中的 B 所示，當考慮戰(zhàn)略方案時，可能需要修改第2步所確定的子系統(tǒng)和部門組織的構成。 第8步：識別具有不確定性的重要領域 這一步要和第7步同時進行且影響著第9步的工作，因為需要在面臨不確定性的情況下 6 進行戰(zhàn)略選擇。無論是在整個綜合交通系統(tǒng)層面、還是在物理領域內的子系統(tǒng)層面以及影響 子系統(tǒng)的通用驅動如經(jīng)濟、人口發(fā)展等方面，都存在較大的不確定性。 綜合交通規(guī)劃中在進行戰(zhàn)略方案選擇時，要利用對未來交通需求的預測以及對環(huán)境、經(jīng) 濟的影響和對土地使用模式的影響的預測等。然而，預測往往是不準的，因為即使是經(jīng)過仔 細標定的模型，也可能存在著錯誤或不一致。規(guī)劃人員必須認識到定量模型只是表示性而不 是絕對準確的預測。深入理解模型并向決策者和利益相關者說明這些模型的局限是交通規(guī)劃 中的關鍵。 識別并判斷不確定性對綜合交通系統(tǒng)影響的一個可能有效的工具是情景規(guī)劃技術，同時 在該步中，使用風險評估、風險管理及靈活性評估等技術將有助于規(guī)劃的成功。 這一步涉及的一個反饋是回到第 2步，如圖 1 中的 C 所示，例如一旦識別了一個不確 定性，則有必要重新考慮系統(tǒng)的邊界以及如何表示物理領域內的子系統(tǒng)以及制度領域內的部 門組織。 第9步：評估戰(zhàn)略方案并形成戰(zhàn)略方案包 在考慮不確定性的情況下，該步將應用第6步的評價方法等模型對第7步提出的戰(zhàn)略方 案進行評價和比較。由于內在的復雜性、開發(fā)成本和不確定性，新建一個綜合的模型來表達 整個系統(tǒng)以測試不同的情景是非常困難的。在這種情況下，可以考慮用成熟的方法在項目層 面進行評價，例如費用效益分析、權衡分析等。 該步驟中需要注意的是對于綜合交通系統(tǒng)而言，沒有哪一個戰(zhàn)略方案是能夠解決所有問 題的，因此，需要將戰(zhàn)略方案進行打包，以相互彌補不足并提高最后實施方案的魯棒性。 4.3 第三階段 第10步：為物理領域設計和實施具體的規(guī)劃 這步主要關注物理領域內的物理的及政策驅動的戰(zhàn)略方案的實施。在制定實施方案時需 要注意兩點：一是各個戰(zhàn)略方案之間如何相互配合；二是要注意所有的性能指標及他們之間 的權衡。在這一步里規(guī)劃人員要指導實施如何推進。 第11步：為制度領域設計和實施具體的規(guī)劃 這步與第10步同時進行，需要注意的是制度領域的變革經(jīng)常會受到利益受損部門的反 對，因此需綜合考慮各部門的目標。同時制度領域的變革往往是緩慢的。 該步驟可能用到的技術包括政策科學概念等。 第12步：實施、監(jiān)視和調整戰(zhàn)略方案 一旦實施了一個戰(zhàn)略方案包，下一步就是要監(jiān)視和觀察其短期及長期效果，需要小心的 是要注意方案可能的副作用。這步和第9步可視為互為補充，第9步完成的是戰(zhàn)略方案的事 前評估，這一步完成的是戰(zhàn)略方案的事后評估，。 這一步將與前面多步有反饋，如圖1中的D、E、F、G所示。 5、總結 本文在此結合麻省理工學院工程系統(tǒng)研究組所提出的分析復雜社會技術系統(tǒng)的 CLIOS