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前言1

第1部分 引言2

第1章 绪论2

1.1 交通流研究的内容和意义2

1.2 交通流研究的方法和历史3

1.3 现代交通流研究的分类5

参考文献6

第2章 交通流基本概念9

2.1 引言9

2.2 交通流参数9

2.3 交通流参数的测量12

2.3.1 固定型采集技术12

2.3.2 移动型采集技术14

2.3.3 采集技术比较15

2.4 车头时距统计分布模型16

2.5 交通流基本参数静态关系模型19

2.5.1 特定交通参数值19

2.5.2 常见静态关系模型20

思考题22

参考文献22

第2部分 宏观模型26

第3章 宏观交通流模型26

3.1 引言26

3.2 LWR模型27

3.3 密度梯度模型28

3.3.1 常见的高阶密度梯度模型28

3.3.2 平衡流量密度关系与拐点30

3.3.3 Daganzo的批判31

3.4 速度梯度模型32

3.4.1 Aw-Rasc1e模型33

3.4.2 Zhang模型33

3.4.3 Jiang-Wu-Zhu模型34

3.4.4 Xue-Dai模型34

3.4.5 特征速度和车辆倒退现象分析35

3.4.6 线性稳定性分析36

3.4.7 小扰动的发展过程和传播速度37

3.5 宏观模型的离散化格式39

3.5.1 LWR模型的离散化格式39

3.5.2 高阶模型的离散化格式40

3.5.3 元胞传输模型42

3.6 最新的讨论44

思考题45

参考文献45

第4章 混合交通流的宏观模型49

4.1 引言49

4.2 多车道LWR模型50

4.2.1 密度差模型50

4.2.2 Laval-Daganzo模型55

4.3 多车道高阶模型56

4.3.1 Michalopoulos-Beskos-Yamauchi模型56

4.3.2 Tang-Huang模型57

4.3.3 Tang-Jiang-Wu模型58

4.4 多车种LWR模型60

4.4.1 等速度模型60

4.4.2 等空间模型61

4.4.3 等间距模型62

4.4.4 Daganzo两车种模型62

4.5 多车种高阶模型63

4.5.1 Jiang-Wu模型63

4.5.2 Tang-Huang-Gao-Shang模型64

4.6 其他模型65

4.6.1 多车种多车道宏观模型65

4.6.2 Michalopoulos二维模型65

4.6.3 Bagnerini-Rascle模型66

4.6.4 Treiber-Helbing模型66

思考题66

参考文献66

第3部分 微观模型70

第5章 微观仿真概论70

5.1 引言70

5.2 基于时序和离散事件的仿真系统70

5.2.1 基于时序的确定性连续系统数字仿真71

5.2.2 基于事件的随机性离散系统数字仿真72

5.3 基于元胞自动机的微观仿真73

5.3.1 经典元胞自动机的构成和定义74

5.3.2 常见的元胞自动机模型及其特点77

思考题82

参考文献83

第6章 跟驰模型86

6.1 引言86

6.2 跟驰模型的基本假设和分类86

6.3 刺激-反应跟驰模型87

6.4 安全距离跟驰模型91

6.5 驾驶心理跟驰模型94

6.6 人工智能跟驰模型97

6.7 优化速度模型99

6.8 跟驰模型稳定性分析100

6.8.1 系统Lyapunov稳定性的概念和判别定理101

6.8.2 优化速度模型的微扰法线性局部稳定性分析102

6.8.3 非线性稳定性分析104

6.9 智能驾驶员模型与惯性模型106

思考题107

参考文献108

第7章 换道模型112

7.1 引言112

7.2 换道行为112

7.2.1 换道意图的产生112

7.2.2 选择车道和实施换道114

7.2.3 换道行为的系统描述115

7.3 间隙接受模型和加／减速度接受模型117

7.4 换道轨迹规划模型和协同换道120

7.5 单向多车道优化速度跟驰模型123

7.6 其他讨论126

参考文献127

第8章 无换道的元胞自动机交通流仿真130

8.1 引言130

8.2 NaSch模型130

8.3 巡航控制极限模型133

8.4 慢启动规则模型135

8.4.1 TT模型135

8.4.2 BJH模型136

8.4.3 VDR模型136

8.5 速度效应模型138

8.6 舒适驾驶模型139

8.7 考虑减速限制的CA模型143

8.8 KKW模型145

参考文献149

第9章 有换道的元胞自动机交通流仿真151

9.1 引言151

9.2 多值元胞机模型151

9.2.1 BCA模型151

9.2.2 EBCA模型153

9.2.3 GBCA模型156

9.2.4 具有随机慢化的EBCA模型156

9.3 单向多车道元胞自动机模型159

9.3.1 Rickert模型159

9.3.2 STNS模型和H-STNS模型160

9.4 双向双车道模型166

参考文献169

第4部分 三相交通流理论172

第10章 三相交通流理论172

10.1 引言172

10.2 交通流的三相划分172

10.3 基本图理论的相图174

10.4 三相交通流理论的相图177

10.5 三相交通流理论的假说178

10.6 三相交通流理论框架下的模型182

10.6.1 KK模型182

10.6.2 Gao模型183

10.6.3 Zhao模型186

10.6.4 Davis模型187

10.6.5 ATD模型188

10.7 两种理论的争论190

思考题194

参考文献194

第5部分 应用软件系统198

第11章 主流交通仿真系统简介198

11.1 引言198

11.2 AIMSUN198

11.3 CORSIM和TSIS200

11.3.1 FRESIM模型200

11.3.2 NETSIM模型201

11.4 FARAMICS202

11.5 TransModeler205

11.6 VISSIM207

参考文献209

第6部分 交通瓶颈的模拟研究和阻塞抑制第12章 瓶颈处交通流模拟研究212

12.1 引言212

12.2 入匝道交通流仿真213

12.2.1 基于宏观连续流模型的入匝道建模214

12.2.2 元胞自动机模型的入匝道建模220

12.3 出匝道交通流仿真228

12.4 模拟瓶颈仿真236

12.5 限速瓶颈238

12.5.1 基于全速度差模型的限速瓶颈研究239

12.5.2 基于两阶段优化速度模型的限速瓶颈研究241

12.6 组合瓶颈244

12.6.1 组合限速瓶颈244

12.6.2 组合匝道瓶颈249

12.6.3 交叉口与公交车站组合瓶颈研究252

12.6.4 两个交叉口之间公交车站位置对交通流的影响260

参考文献266

第13章 交通流稳定性分析和堵塞控制269

13.1 引言269

13.2 考虑位置信息的堵塞抑制方法270

13.2.1 考虑次临近车头距信息的扩展Newell模型270

13.2.2 考虑多辆前车车头间距信息的优化速度模型271

13.2.3 考虑一辆后车车头间距的优化速度模型273

13.2.4 考虑多辆前车和后车车头间距的优化速度模型274

13.3 考虑速度和加速度信息的堵塞抑制方法275

13.3.1 引入速度差反馈的优化速度模型275

13.3.2 引入多速度差反馈的优化速度模型277

13.3.3 全速度和加速度差模型281

13.3.4 多车头间距和速度差模型286

13.4 考虑信号设置的堵塞抑制方法289

13.4.1 双车道交通信号控制模型289

13.4.2 入匝道信号控制模型292

13.5 自适应驾驶对交通流堵塞的影响294

13.5.1 自适应驾驶对交通流稳定性的影响294

13.5.2 自适应巡航控制对宽运动堵塞的影响298

13.5.3 ACC车辆比例对堵塞消散过程的影响299

13.5.4 ACC交通系统的流量-密度关系303

思考题305

参考文献306