我国铁路运输系统的复杂性分析

　　摘要：认为作为国民经济的大动脉，我国铁路运输系统是一个同时具有自然属性和社会属性的复杂巨系统，运用系统理论和系统思想，分析了我国铁路运输系统的基本结构和职能，从8个方面分析总结了铁路运输系统的复杂性，并提出当今我国铁路运输系统亟待解决的若干问题。

　　关键词：铁路运输　　系统　　复杂性

　　铁路是国民经济的大动脉，是综合交通运输网的骨干，对国民经济发展有着极其重要的作用。铁路运输系统是一个由车、机、工、电、辆、人等要素组成的一个庞大系统，具有开放性、非线性、随机性及随时间动态变化等基本特征，这是铁路运输系统作为自然系统时表现出的自然属性。另一方面，铁路运输系统直接影响国民经济，作用和反作用于市场需求，牵涉到国家安全和稳定等，这是它作为社会系统时表现出的社会属性。基于铁路运输系统具有自然性和社会性双重属性，研究其系统的复杂性对国家的改革发展和稳定以及铁路运输系统自身的发展有着极其重要的意义。

　　1　　铁路运输系统的基本结构和职能

　　1．1　　铁路运输系统的基本结构

　　按部门分，铁路运输系统可分为车务、机务、工务、电务、车辆、客运和货运7大系统，各系统作为整个生产链中的一个环节、一道工序，既相互独立，又相互关联，为生产运输产品(人公里、吨公里)提供相应的服务。

　　按设备分，可分为移动设备和固定设备。移动设备包括牵引机车、货物列车和旅客列车，固定设备包括铁道线路、站场(客运站、货运站)等。

　　按经营管理层次分，自上而下依次是铁道部、铁路局(集团公司)、铁路分局(总公司)、基层站段。

　　按经营区域分，全国铁路分为哈尔滨、沈阳、北京、呼和浩特、郑州、济南、上海、南昌、柳州、成都、昆明、兰州、乌鲁木齐铁路局和广铁集团公司，共14个铁路局(集团公司)。各铁路局(集团公司)下设分局(总公司)，全国铁路共有50多个分局(总公司)。

　　1．2　　铁路运输系统的职能

　　铁路运输系统承担着全国大部分旅客和货物的运输任务，其直接产品是旅客和货物的安全位移。其生存和发展的使命是充分利用相关资源，实现安全、高效、快捷的人流和物流，从而在高效满足社会需求的前提下实现自身的效益。党的十六大提出要“全面建设小康社会”，铁路为了实现这一目标提出了“跨越式发展”的战略思想。围绕这一宏伟的目标，为国民经济提供优质的客货运输服务，满足客货运输市场需求，满足国民经济发展的需求，满足国家军事安全的需求，服务国家改革、发展和稳定的大局，为全面建设小康社会提供有力支持，这是铁路运输系统的主要职能。

　　2　　我国铁路运输系统的复杂性

　　系统复杂性科学研究是当前国内外关注的，以多学科交叉与整合为特点的前沿科学，得到了各国系统科学家的普遍重视。系统复杂性研究的目标在于对自然界和社会中存在的各种复杂系统现象取得更好的理解和控制。许多人工生命与混沌系统、自学习自适应系统的复杂性本质逐渐被揭示。作为系统科学研究的进一步延伸和发展，复杂性研究在帮助人类认识世界、改造世界、适应世界的过程中起着越来越重要的作用。

　　复杂性是许多系统固有的属性。关于复杂性的概念问题，至今还存在着许多分歧，不同学科从观察和研究本学科的复杂问题得到的复杂性概念不同或有差异，因而造成了复杂性概念的多样性。我国科学家钱学森院士于1990年就提出了开放的复杂巨系统的概念，认为复杂性问题实际上是开放的复杂巨系统的问题，并提出了从定性到定量综合集成的研究方法论。由于各种类型的复杂系统在结构和功能方面各有不同，系统复杂性的表现形式也大相径庭，这就需要运用不同的理论和方法来研究。

　　铁路运输系统作为一个同时具有自然属性和社会属性的特殊的复杂系统，其复杂性主要表现在以下几个方面。

　　2．1　　系统目标和属性的复杂性

　　作为具有自然属性的运输系统，其目标主要是安全、快捷、经济、舒适地将旅客(货物)运送到目的地，同时节支降耗、降低成本、追求利润的最大化。另一方面，作为具有社会属性的运输系统，其目标一要在满足客货运输市场需求的基础上，不断提高自身的装备水平，以提高运输速度和运输能力，来适应国民经济快速发展和国家全面实现小康社会的要求。二要满足国家政治、经济体制改革的需求，服从全国改革发展和稳定的大局。三要从政治和历史的高度出发，帮助落后地区(中西部地区、老区等)修建铁路，承担运输任务，帮助落后地区发展经济、脱贫致富，为国家的全面繁荣发展作贡献，比如说青藏铁路的修建。四要满足为国家安全提供军事运输的需要。

　　自中国有铁路以来，铁路运输系统就承担着政府、社会和企业三个方面的职能，国家对铁路的定位模糊，其公益性和市场性到底哪个为主，长期未能确定。从市场性出发，国家要铁路多交税；从公益性出发，国家要铁路多作贡献，多为社会做好事，政企不分，职能混杂，这样也导致了铁路运输系统目标的多样性和复杂性。这些目标和需求之间存在着非常复杂的甚至矛盾的关系，很难同时满足这些复杂的矛盾的需求，以达到全局最优。

　　2．2　　系统环境与管理体制的复杂性

　　铁路运输系统作为国民经济的大动脉，作为目前全国计划经济成分最多的国企，首先是要受到政府宏观调控的指导，系统环境中政治因素影响很大。其次，铁路运输系统中的组织与体制作为整个社会组织与体制的一部分，必定要受到整个社会组织与体制改革的影响。再次，客运、货运市场需求是社会化的，故铁路运输系统还必然受到地域、季节、自然环境、经济环境的影响；由于铁路的运价是国家制定的，这使它与其他运输方式竞争时，暴露出劣势，“船大难掉头”，形成了被动的复杂的竞争环境。

　　同时，由于铁路运输系统受政治、经济、文化、科技、市场和自然环境的影响，环境变量作用于铁路运输系统，其影响不是一元的、线性的，而是多元的、非线性的。铁路运输部门在管理上以铁道部垂直管理为主，但地方政府的配合协管作用也十分重要。如铁路建设的规划与地方城市规划要配套；地方运输市场的需求受季节性影响很大，与铁路运能存在矛盾，铁路与社会交融在一起，以条条管理为主，块块管理为辅，由于存在条块分割的问题，使得铁路企业与铁道部和地方政府之间关系也是非常复杂的。

　　我国幅员辽阔，铁路网络覆盖了我国绝大部分区域，各个区域在经济、文化、科技以及自然环境方面存在极大的差异。比如说经济发达的沿海地区与经济落后的中西部地区相比，不但在经济发展水平方面存在极大的差异，同时在科技发展、文化、自然条件等方面也有相当大的差别。铁路网络作为一个整体，必须体现其整体上的协调性和同一性。同时铁路系统的不同区域部分，包括车、机、工、电、辆、人等要素条件以及管理机制又都必须针对当地环境的一些特殊条件和要求进行调整，体现铁路网络内部不同区域部分的灵活性和地方性，从而使得铁路运输网络系统具有系统环境和管理机制上的复杂性特点。

　　2．3　　系统元素和规模的复杂性

　　系统中元素种类多、层次多，系统也就越复杂。作为一个实体系统，铁路运输业主业工人可分为46个工种，这些工种的岗位作业性质不同；也可分为铁路局(集团公司)、铁路分局(总公司)、运输站段三个大的层次，其中一级子系统有14个(铁路局)，二级子系统有50多个(分局)，三级子系统有3000多个(站段)，有240多万铁路员工。系统中不存在规模、结构、功能等完全相同的子系统和元素，加上构成这些系统最基本的元素是最活跃、最复杂的人，这更加导致了系统的复杂性。

　　铁路运输系统可以说是一个“小社会”，其中除了户籍以外，基本上涉及国家和社会的各个领域。从铁路医院到幼儿园、中小学校、技校、中专学校(高校已划出)，从公检法到报社、电视台，从运输工具、站场、线路到运输管理系统，从员工的选拔、培训、教育到干部(管理人员)的考察、任免等等，可以说系统组成元素包括绝大多数种类的社会成员，这个“小社会”确实复杂。

　　2．4　　系统技术体系与专业交叉的复杂性

　　我国铁路运输系统技术体系包括了国内和国外的铁路运输技术，高速列车、重载列车、磁悬浮和常规列车运行技术，数字技术和模拟技术，有线通信技术与无线通信技术等等，这些不同技术之间的信息资源共享一直是个难题。这些技术体系相应形成不同系统的技术包括：列车调度运输技术、列车运行控制技术、铁路运输经营管理技术等等，这些技术之间需要通过复杂的输入输出驱动关系来形成铁路运输系统。同时，铁路的技术和产品中，不同专业不同学科的交叉很普遍，由于现行“铁路警察各管一段”的体制，使得不同专业、学科间的协调和配合存在障碍和问题；而新技术的推广应用，新产品的运用、管理和维修都需要越来越多的跨专业跨学科的配合、协作。

　　2．5　　系统建模的难度

　　铁路运输系统内部是车务、机务、工务、电务、客运、货运等子系统协调配合组成的大联动机，它的主要子系统是一个复杂的排队系统，各子系统各元素之间关系极其复杂。有的是前后两道工序的关系，有的是并列两个岗位共同负责协调配合生产同一产品，至今要运用系统方法对铁路运输系统问题进行全面的精确的定量分析研究，仍存在很大的问题和困难。如，至今为止全路也没有一个科学的精确的收入清算办法，使局与局之间、分局与分局之间能合理清算收入。另一方面，加上铁路运输产品的特殊性、复杂性、综合性也导致系统建模的困难，如铁路1个单位产品即1人公里是由沿途各车站，1个客运段，若干个机务段，若干个车辆段，1个公安乘警队，沿途各工务段、电务段，沿途各分局、路局调度所等共同提供服务的，这些工种共同配合协调生产出1人公里，既不能平均分配，也不能随意指定，同一工种在不同经济区域的劳动力价格还不一样，有很多变化的因素，因此很难建立定量的模型来全面精确地进行分析和分配。而假如分配不合理，将对不同站段、分局、路局的工作积极性产生严重的负面影响，这进一步加大了建立精确的定量模型的难度。

　　2．6　　系统资产运用管理与收入清算办法的复杂性

　　全国铁路运输系统共有50万辆货车，每天都在全国铁路网上移动，有的是空车，有的是重车；有的在运行，有的在停留，其资产归属问题不能很好地解决。有的铁路局使用多，有的使用少，使用费的清算办法也不合理，不配套，这样就造成了资产的投入与产出不匹配。同时，现行的收入清算办法不合理不科学，存在“鞭打快牛”的现象。例如，同样创造1元钱的收入，广铁集团从铁道部只能清算回0．94元，而昆明铁路局却可以清算到1．56元，这是铁道部采取运价定价系数导致的，这样带来“多劳不多得”，影响积极性。

　　2．7　　其他种种矛盾

　　1)运能与运量的矛盾。总体来说，当前运能与运量的关系季节性强，运输市场旺季时，能力不足，如春运、暑运等等。造成能力不足很大程度受某一区域或某一点的限制。如：广州站的北咽喉，就严重限制了广州站的能力；株洲——衡阳间的能力，严重限制了京广南段的通过能力；坪石至沙口138km，限速110km／h，限制了区间140km／h的潜能的发挥，这些设施设备的限制导致运输能力不配套。另外，在市场旺季时，车体紧张，旅客呈单向流动，客车回程虚靡。运输市场淡季时，能力浪费，设备闲置，成本加大。

　　2)安全与效率的矛盾。安全和效率存在矛盾，过多地强调安全，可能会影响效率，但没有安全，那效率是一句空话。如货车构造速度是80km／h，为了确保安全，空重混编列车，只允许跑67km／h，浪费了13km／h。同时日常的铁路养护维修、施工都会对运输效率产生影响和干扰，但这些又都是为了保证安全、提高效率所必需的措施。

　　3)集中统一指挥与企业法人负责制的矛盾。铁路始终强调集中统一指挥，这无形中削弱了法人的权利。如跨局列车的开行、行包列车的开行都要铁道部批准，这样铁路局长作为企业的法人权利和责任就明显地不适应。同时，在铁路运输企业，铁路局和铁路分局两级法人经营同一资产，也给经营管理带来了问题和障碍，加大了管理难度。

　　2．8　　繁多的子系统

　　铁路运输系统根据不同分类有不同的子系统，每一子系统都有其复杂性。

　　1)结合部。从系统结构组成看，铁路运输系统是由车站、线路等多种固定设备子系统和机车车辆等多种移动设备子系统组成的复杂巨系统。在运输生产过程中，任一子系统都可能与其他系统发生关系而产生结合部，故结合部子系统由于其构成要素及功能的不同而可能是多个。如车务部门值班员和机务部门司机就会产生结合部，相邻两车站值班员之间也会形成结合部，公寓的管理员与乘务员也会形成结合部等等。由于子系统数目多，涉及范围广，且相互联系紧密，故在全国铁路运输系统46个主要工种之间，可能会形成若干种类型的无数个复杂的结合部。如此复杂的数目庞大的结合部也加剧了运输系统的复杂性。

　　2)铁路运输管理信息系统(Transportation　Management　Information　System，简称TMIS)。它是对铁路运输生产管理信息进行收集、存储、检索、加工和传递，使其应用于铁路运输生产的指挥、调度和管理领域的人机系统。TMIS是整个铁路信息系统(Railway　Information　System)的核心部分，它的主要目标是实现全路货车实时追踪管理，基本功能是从全路1800个信息报告点收集列车、机车、车辆、集装箱以及所运送旅客、货物的动态信息，通过计算机网络输入铁道部中央主处理系统，经过实时信息的收集和处理，TMIS将实现对列车、车辆、机车和集装箱的实时追踪管理，以及对货票信息、确报信息、计划信息、现在车及车流推算信息、日常运输统计信息、客运信息进行实时管理，为全路各级运输生产人员提供信息和决策依据。TMIS本身也包含货车实时追踪管理系统、机车实时追踪管理系统、集装箱实时追踪管理系统、货票信息管理系统、确报信息管理系统等11个子系统。它具有广泛性，它的应用渗透到铁路运输企业的各个层次和多个方面；具有无形性和不可估价性，它带来的效益和价值是无形的，也是不可直接估价的；具有不确定性，它的建设、管理、维护等一系列活动都与人的因素密切相关，用户态度、人员素质、管理水平等外部环境因素都会带来不确定性。

　　3)其他子系统。运输管理系统，涉及车机工电辆之间的协调配合，与调度计划、运输密度、货车周时和机车日产量密切相关，涉及职工文化素质及业务技能的提高和新技术应用和开发，涉及全员劳动生产率和重大事故率，还涉及运输成本等等，可以说，运输管理系统牵涉到许许多多变数，复杂而多变。运输工具系统主要是指机车、车辆，它取决于它的先进程度和数量及分布。运输站场系统主要包括检修和整备机车能力，通讯联锁闭塞设备自动化水平，给水供电、供油能力，装卸及集疏货物能力，仓储能力，接发列车能力和编组站的编组能力。运输线路系统主要涉及布局的合理性、质量好坏、运营过程、电气化程度等等。这些子系统都有比较复杂而庞大的结构，易受自然环境、经济条件、人的因素等方面的影响，其复杂性是不言而喻的。

　　3　　我国铁路运输系统当前需要解决的若干问题

　　1)加快改革进程，从根本上解决铁路长期以来形成的主辅不分、社会负担过重和富余人员过多的问题。由于历史沿袭，铁路的社会化色彩强烈。至2002年末，真正从事“主业”铁路运输业的职工为148．76万人，占铁路职工总数的59．8％，而非运输主业的辅业(主要是公检法、文教卫)职工达100．1万人，占职工总数的40．2％。铁路的这一种管理体制与社会主义市场经济的要求是相悖的；与建立现代企业制度格格不入；与党中央、国务院要求铁路的政企分开、社企分开、事企分开是不相符合的。对此，铁路要真正走向市场，加快发展，必须加快改革进程，推进政企分开，建立适应社会主义市场经济要求的铁路管理体制和经营机制，实现企业承担的政府职能回归政府管理，企业承担的社会职能回归社会。同时，要对铁路的非运输业从运输主业中分离出来并进行改制。

　　2)实施跨越式发展战略，切实解决好铁路运能紧张的“瓶颈”问题。就铁路运输系统的总体状况而言，总量偏少、运能紧张的问题仍然突出，运输生产力与全社会的运输需求不相适应的矛盾没有从根本上解决，限制型运输的状况没有从根本上改变。铁路网整体能力不足。目前，全国每天货运装车的需求有14万—16万车，铁路只能满足60％左右；全国铁路开行的客车每天提供的座席有242万个，而日均实际运量达到290多万人，客运高峰时每天达到420多万人，许多客车常年拥挤，很多人要站着乘车。主要干线能力十分紧张。大量运输需求难以满足，如百年老线京沪线，运能缺口高达50％。季节性运能紧张的问题严重困扰铁路。在春运、暑运、“五一”、“十一”等客流集中的120多天里，铁路运输能力全面告急，买票难、乘车难问题突出，列车拥挤状况十分严重。铁路只能顾此失彼，集中运力保客运，货物运输受到严重影响。因此，铁路必须推进跨越式发展，加快建设发达完善的铁路网，快速扩充铁路运输能力，快速提升技术装备水平，不断增强铁路运输企业的核心竞争力，把铁路运输企业打造成中国运输航母，不断适应国民经济快速发展的需要。

　　3)尽快建立模型，比较科学地制定出运输产品收入清算分配方案。由于铁路运输产品跨局、跨省、跨企业，涉及工种相当多，提供劳动和服务的单位、部门、工种关系复杂，难以科学、合理地分配产品的收入，使得企业从市场取得回报和收益比较间接和模糊，难以进行成本控制和调动员工的积极性。如果能较好地制定出科学的收入清算分配方案，就能有效地促进运输生产资源的合理配置，调动员工积极性，根据市场需要来安排调节运能运量，使铁路运输企业真正走向市场，为完善公司制奠定基础。

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