《公共運輸系統原理——規劃、運營與實時控制》是2023年清華大學出版社出版的圖書，作者是卡洛斯·達岡佐。
基本介紹
- 中文名：公共運輸系統原理——規劃、運營與實時控制
- 作者：[美] 卡洛斯·達岡佐
- 譯者：李萌、歐陽彥峰
- 出版時間：2023年3月1日
- 出版社：清華大學出版社
- ISBN：9787302615583
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《公共運輸系統原理——規劃、運營與實時控制》一書全面闡述了如何從物理模型視角系統地思考公共運輸問題，既為讀者提供了解決公共運輸系統基本問題的基礎理論，又提供了容易套用於現實世界的實用方法。內容涵蓋傳統的交通方式，如捷運、公車和計程車，也覆蓋了網際網路技術和無人駕駛技術發展帶來的新型出行服務。本書共 11 章，首先系統介紹了公共運輸設計的基本原理、理論、方法和分析工具，從規劃、管理和運營三個維度，分析面向不同城市和地區，如何結合其特點設計高效的公共運輸系統；然後詳細介紹了四種分析工具：時空圖、排隊圖、最佳化和量綱分析；緊接著介紹了如何基於交通預測來進行規劃，包括擺渡車系統、交通廊道、網路系統和靈活公交，內容涵蓋規劃的基礎知識和具體方法。之後介紹了如何在中短期內通過資源管理實現公共運輸系統的高效運營，如日常車隊管理、司機排班、車輛實時控制以及應對交通擁堵、車輛故障等非常態事件的臨時管理措施。最後，本書從經濟學的角度詳細介紹了如何利用市場機制保障公共運輸系統的高效運營。本書的理念和方法對完善我國公共運輸系統具有重大借鑑意義，既可用於教學，又可以為專業人員提供工作思路。
圖書目錄
第 1 章 公共運輸基礎 1
1.1 公共運輸的必要性 1
1.2 公共運輸的期望與挑戰 4
1.2.1 利益相關者及其期望 4
1.2.2 挑戰 7
1.3 公交系統的基本類型 9
1.4 成本與服務表現 13
1.4.1 成本 13
1.4.2 服務表現 19
參考文獻 21
練習題 23
第 2 章 分析工具 24
2.1 時空圖 24
2.1.1 單輛車 24
2.1.2 多輛車 27
2.1.3 建模與分析套用 30
2.2 排隊圖 32
2.2.1 方法基礎 32
2.2.2 數據解釋功能：平滑、平均值和 Little 公式 34
2.2.3 預測延誤和排隊的發展 36
2.3 最佳化 39
2.3.1 無約束最佳化 39
2.3.2 約束最佳化 43
2.4 量綱分析 47
2.4.1 公式驗證 48
2.4.2 基本思想：用無量綱組合重構表達式 48
2.4.3 套用 50
參考文獻 52
練習題 53
附錄 2.A 如何確定最大相互無關集 54
第 3 章 規劃—總體思路 57
3.1 規劃決策 57
3.1.1 時間範圍 57
3.1.2 解決方案的範圍 59
3.1.3 建模哲學 60
3.1.4 兩步建模方法：整數與連續變數 61
3.2 計算非貨幣表現輸出 63
3.2.1 基於標準的方法 65
3.2.2 拉格朗日方法與基於標準的方法之間的聯繫 66
3.3 需求內生性 68
3.4 模組化學習規劃方法 70
參考文獻 71
練習題 71
第 4 章 規劃—擺渡車系統73
4.1 個體出行 73
4.1.1 恆定的交通需求 73
4.1.2 時變的交通需求—晚高峰通勤 74
4.1.3 自適應的可變需求—早高峰通勤 76
4.2 集體出行 79
4.2.1 恆定的交通需求 79
4.2.2 時變的交通需求 81
4.3 雙模式均衡：通過“公交優先”緩解擁堵 83
參考文獻 85
練習題 85
附錄 4.A 早高峰通勤問題的均衡 87
第 5 章 規劃—交通廊道 90
5.1 初步理解：理想化分析 90
5.1.1 門到門速度的限制：單公交線路的情形 91
5.1.2 通達速度的影響：快慢車分層結構的實用性 94
5.2 單線路公交：分析方法和解決方案的性質 96
5.2.1 假設和初步建模 96
5.2.2 數學建模和解決方案 99
5.3 多個標準 105
5.4 多線路：分層系統 108
5.4.1 建模和分析 108
5.4.2 結果與深刻理解 114
5.5 擴展延伸 116
5.5.1 兩個方向上的不對稱 116
5.5.2 隨空間和時間變化的服務 117
5.5.3 公車容量的考慮 119
參考文獻 121
練習題 121
小項目 1 將慢線公交線路改造為公交快線 125
第 6 章 規劃—網路 128
6.1 理想場景分析 130
6.1.1 單線路：沒有換乘的公交系統 130
6.1.2 多線路系統：換乘的作用 132
6.2 符合實際的分析：格線系統 135
6.2.1 廣義成本函式的推導 136
6.2.2 最佳化和最優解的性質 138
6.2.3 一般化分析 142
6.3 容量限制：格線系統 143
6.3.1 載客容量約束 144
6.3.2 三種容量約束的結合：對城市規模的影響 146
6.4 其他網路結構 147
6.4.1 軸輻網路 147
6.4.2 混合網路 152
6.5 實際系統的設計 157
6.5.1 設計的步驟 157
6.5.2 實際案例研究 160
6.6 其他問題 163
6.6.1 不受已有道路限制的公交網路 163
6.6.2 公交的協同作用和最後一千米問題 164
6.6.3 內生停站時間和靈活的停靠 166
參考文獻 167
練習題 168
小項目 2 設計一個公交網路 173
附錄 6.A 線路段上最大流量的下界 175
附錄 6.B 分層結構的格線網路 176
第 7 章 規劃—靈活公交 178
7.1 有專職司機的車輛共享：呼叫式計程車和無人駕駛計程車 181
7.1.1 計程車服務的物理模型：排隊模型 182
7.1.2 運營者視角：基於服務標準的系統最佳化 184
7.1.3 社會視角：與自駕出行和公共出行的比較 185
7.2 無專職司機的車輛共享：單程系統 187
7.2.1 無固定泊位，隨需停車系統 188
7.2.2 有固定泊位的系統 189
7.3 匹配拼車和順風車 192
7.3.1 有或無預約的匹配拼車 193
7.3.2 順風車 194
7.4 需求回響公交 196
7.4.1 電話約車 196
7.4.2 共享計程車 200
7.4.3 城市交通出行模式對比 202
7.5 具有站點和樞紐的需求回響式公交：小巴服務 204
7.6 技術與公交的未來 208
參考文獻 210
練習題 211
附錄 7.A 到 n 個隨機點中最近點的期望距離 214
附錄 7.B 可行匹配的期望比例 215
附錄 7.C 219
第 8 章 管理—車隊 220
8.1 定義 221
8.2 時刻表覆蓋：只有一個終點站的公車線路 224
8.2.1 車隊規模：圖形分析 224
8.2.2 車隊規模：數值分析 226
8.2.3 多種公交類型 227
8.2.4 終點站位置 227
8.2.5 班次分配 228
8.3 多條公交線路的時刻表覆蓋 230
8.3.1 靠近停保場的單個終點站 230
8.3.2 離散站點與空駛啟發式算法 231
8.3.3 討論：空駛和資源共享的效果 233
參考文獻 234
練習題 235
附錄 8.A 證明—後進先出和貪婪策略均使用最少公車 236
附錄 8.B “車輛路徑問題”與元啟發式算法 236
第 9 章 管理—員工配置 243
9.1 介紹 243
9.2 獨立的班次 244
9.2.1 最不利的薪酬結構 245
9.2.2 延時加班 245
9.2.3 多種輪班類型 248
9.3 多個公車班次 250
9.3.1 求解算法 250
9.3.2 成本的下界 252
9.4 員工配置 254
9.4.1 使用在編受薪員工完成輪班 255
9.4.2 應對缺勤 259
參考文獻 261
練習題 261
小項目 3 車隊和人員管理 262
附錄 9.A 組合多個司機類型以覆蓋公車班次 268
第 10 章 運營—可靠的公交服務 272
10.1 不可靠性對公交用戶的影響 274
10.2 由若干系統組成的系統 278
10.2.1 單智慧型體系統 279
10.2.2 多智慧型體的系統 283
10.3 未加控制的公車運行 284
10.3.1 理想的確定性運行 284
10.3.2 未加控制的公車運行 285
10.4 按時刻表實施控制 287
10.4.1 由時刻表控制的系統動態 288
10.4.2 設定鬆弛量和控制點間距 290
10.5 多公交控制策略 292
10.5.1 基本算法 292
10.5.2 魯棒控制 300
10.6 實際考慮 303
10.7 實地研究與人為因素 305
10.7.1 簡單控制：來自 Dbus 的證據（西班牙 San Sebastian） 305
10.7.2 魯棒控制：來自 OTS 的證據（夏威夷 Honolulu） 310
10.8 補救措施 311
10.8.1 起終點策略 311
10.8.2 加速個別公車 314
10.8.3 更加激進的策略 315
參考文獻 317
練習題 318
小項目 4 為緩解公交串車設計控制策略 321
第 11 章 結語—經濟和定價325
11.1 分解 325
11.2 經濟 328
11.2.1 理想化的運營機構 328
11.2.2 現實的機構 329
11.2.3 如何鼓勵運營機構為公眾利益服務 330
練習題 332
