《道路交通流協同行駛理論與方法》是2019年08月01日科學出版社出版的圖書，作者是孫棣華、田川、劉衛寧。
基本介紹
- 書名：道路交通流協同行駛理論與方法
- 作者：孫棣華、田川、劉衛寧
- ISBN：9787030620668
- 頁數：9,228
- 定價：98.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019年08月01日
- 裝幀：平裝
- 開本：B5
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書面向路段交通的車輛協同行駛問題，在回顧交通流理論發展脈絡及其理論方法的基礎上，介紹一套新構建的道路交通系統協同行駛理論與方法，旨在為車車協同駕駛下車輛行駛行為的理解和車流狀況的分析，提供一定的理論支持和描述工具。全書從內容看，可分為三個部分，第一部分（第1～3章）介紹道路交通流協同行駛理論的基礎知識，包括交通流理論的發展、交通流的參數特徵和車輛跟馳理論的若干關鍵問題；第二部分（第4～7章）是基於宏微觀層面的路段車輛協同行駛建模方法及其性能分析；第三部分（第8～10章）重點闡述車輛協同行駛模型的自校正方法、交通擁堵控制方法以及交通信息物理系統的發展趨勢。這些內容將為智慧型交通系統中受到廣泛關注的車車協同和車路協同的工程實踐提供理論支撐。
圖書目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 道路交通問題日益嚴峻 1
1.2 ITS從信息共享進入到智慧型協同時代 3
1.2.1 CVIS在日本的發展現狀 4
1.2.2 CVIS在歐洲的發展現狀 4
1.2.3 CVIS在美國的發展現狀 5
1.2.4 CVIS在我國的發展現狀 5
1.3 基於交通流理論的道路交通系統機理認知 6
1.3.1 現代交通流理論及其研究內容 6
1.3.2 現代交通流理論的分類 7
1.3.3 交通流理論的發展歷史 8
1.4 道路交通系統協同行駛理論與方法 9
1.4.1 協同行駛理論與方法的需求 9
1.4.2 傳統交通流理論的再認知 11
1.4.3 協同行駛理論與方法研究的意義 11
參考文獻 12
第2章 交通流參數特性 15
2.1 交通流參數 15
2.1.1 流量 15
2.1.2 瞬時速度和平均速度 16
2.1.3 車流密集度 17
2.1.4 車頭時距和車頭間距 18
2.2 交通流參數的統計分布理論 18
2.2.1 離散型分布模型 19
2.2.2 連續型分布模型 20
2.3 交通流基本參數的關係模型 23
2.3.1 流量速度密度之間的關係 24
2.3.2 速度和密度的關係 25
2.3.3 流量和密度的關係 27
2.3.4 流量和速度之間的關係 28
參考文獻 29
第3章 車輛跟馳理論的若干關鍵問題 31
3.1 車輛跟馳模型的研究概況 31
3.1.1 車輛跟馳行為的特徵 32
3.1.2 車輛跟馳模型的分類 32
3.1.3 跟馳模型的發展概況 33
3.2 最佳化速度函式的研究 44
3.2.1 最佳化速度函式的類型 44
3.2.2 最佳化速度函式的特點 45
3.2.3 實際最佳化速度函式的影響 46
3.2.4 “不現實”的最佳化速度函式影響 50
3.3 穩定性問題的研究 53
3.3.1 局部穩定 53
3.3.2 漸近穩定 55
3.3.3 Lyapunov穩定 57
3.3.4 線性穩定性的對比分析 59
3.3.5 非線性穩定性 62
3.4 零動態問題的研究 64
3.4.1 零動態理論 64
3.4.2 FVD模型零動態方程 66
參考文獻 67
第4章 基於跟馳理論的車輛協同行駛建模 71
4.1 基於前向觀測信息的協同行駛模型 71
4.1.1 多前車車頭間距信息的協同行駛模型 72
4.1.2 多前車速度差信息的協同行駛模型 74
4.1.3 多前車車頭間距和速度差信息的協同行駛模型 75
4.1.4 多前車頭間距、速度差和加速度信息的協同行駛模型 78
4.2 基於後視效應協同行駛模型研究 86
4.2.1 考慮單輛後車車頭間距信息的協同行駛模型 87
4.2.2 考慮多輛後車車頭間距信息的協同行駛模型 87
4.2.3 單輛後車車頭間距和速度差信息綜合協同行駛模型 88
4.2.4 考慮最佳化速度差信息的後視效應協同行駛模型 92
參考文獻 94
第5章 基於元胞自動機理論的車輛協同行駛建模 96
5.1 元胞自動機的構成及特徵 97
5.1.1 元胞自動機模型的構成 97
5.1.2 元胞自動機模型的特徵 99
5.2 經典交通流元胞自動機模型 99
5.2.1 一維腳踏車道交通流元胞自動機模型 99
5.2.2 一維多車道元胞自動機模型 105
5.2.3 二維道路交通流元胞自動機模型 106
5.3 基於元胞自動機理論的車輛協同行駛模型 107
5.3.1 LMDDR模型的提出 108
5.3.2 LMDDR模型的數值模擬 109
5.4 LMDDR模型能耗演變機理 114
5.4.1 車流能耗研究現狀概述 114
5.4.2 能耗的定義及估計公式 115
5.4.3 能耗的數值模擬及結果分析 116
參考文獻 120
第6章 基於巨觀動力學理論的路段協同行駛模型 124
6.1 LWR模型 124
6.2 腳踏車道巨觀動力學模型 126
6.2.1 密度梯度類模型 126
6.2.2 速度梯度類模型 128
6.3 兩車道巨觀動力學模型 130
6.3.1 Daganzo兩車道模型 130
6.3.2 兩車道耦合效應 130
6.4 考慮前方多車誘導信息的巨觀協同行駛模型 139
6.4.1 模型的提出 139
6.4.2 線性穩定性分析 141
6.4.3 數值仿真 142
參考文獻 145
第7章 基於格子流體力學理論的路段協同行駛模型 147
7.1 經典格子流體力學模型 147
7.1.1 腳踏車道交通流格子模型 147
7.1.2 經典的兩車道交通流格子模型 150
7.2 基於前方多個格點信息的協同行駛模型 152
7.2.1 模型的提出 152
7.2.2 線性穩定性分析 153
7.2.3 非線性分析 155
7.2.4 數值模擬 157
7.3 考慮前後格點信息的協同行駛模型 159
7.3.1 模型的提出 159
7.3.2 結果的分析與討論 160
7.4 基於駕駛員延遲效應的兩車道協同行駛模型 163
7.4.1 模型的提出 164
7.4.2 理論分析和數值仿真 165
參考文獻 170
第8章 基於跟馳理論的車輛協同行駛模型自校正方法 172
8.1 跟馳模型參數標定研究現狀 173
8.1.1 GM模型參數標定 173
8.1.2 智慧型駕駛模型參數標定 174
8.1.3 交通流仿真軟體參數標定 175
8.2 跟馳模型參數標定自校正方法的設計 175
8.2.1 經典參數標定方法描述 176
8.2.2 最大似然估計參數標定法 176
8.2.3 最小二乘參數標定法 177
8.2.4 自校正參數標定方法的設計 179
8.3 CI-CF協同行駛模型的參數標定及檢驗 181
8.3.1 CI-CF協同行駛模型的參數標定 181
8.3.2 CI-CF模型參數標定的檢驗 183
參考文獻 191
第9章 基於車輛協同行駛模型的交通擁堵控制方法 193
9.1 經典交通擁堵控制方法描述 194
9.1.1 KKH交通擁堵控制方法 194
9.1.2 考慮前後車速度差的交通擁堵控制方法 195
9.1.3 基於雙速度差信息的交通擁堵控制方法 195
9.1.4 基於ITS的交通擁堵控制方法 195
9.1.5 考慮雙車頭間距的交通擁堵控制模型 195
9.1.6 無隔離帶場景考慮非機動車影響的交通擁堵控制方法 196
9.2 考慮多前車穩態期望速度效應的交通擁堵控制方法 196
9.2.1 方法提出 196
9.2.2 模型穩定性分析 197
9.2.3 數值仿真 201
9.3 考慮前後車穩態期望速度協同效應的交通擁堵控制方法 206
9.3.1 方法提出 206
9.3.2 模型穩定性分析 207
9.3.3 數值仿真 211
參考文獻 213
第10章 交通信息物理系統 215
10.1 信息物理系統概述 216
10.2 交通信息物理系統概述 219
10.2.1 T-CPS的基本架構 219
10.2.2 T-CPS層次功能 220
10.2.3 T-CPS特點 221
10.2.4 T-CPS的關鍵技術 223
10.2.5 T-CPS的套用展望 225
參考文獻 226
前言
第1章 緒論 1
1.1 道路交通問題日益嚴峻 1
1.2 ITS從信息共享進入到智慧型協同時代 3
1.2.1 CVIS在日本的發展現狀 4
1.2.2 CVIS在歐洲的發展現狀 4
1.2.3 CVIS在美國的發展現狀 5
1.2.4 CVIS在我國的發展現狀 5
1.3 基於交通流理論的道路交通系統機理認知 6
1.3.1 現代交通流理論及其研究內容 6
1.3.2 現代交通流理論的分類 7
1.3.3 交通流理論的發展歷史 8
1.4 道路交通系統協同行駛理論與方法 9
1.4.1 協同行駛理論與方法的需求 9
1.4.2 傳統交通流理論的再認知 11
1.4.3 協同行駛理論與方法研究的意義 11
參考文獻 12
第2章 交通流參數特性 15
2.1 交通流參數 15
2.1.1 流量 15
2.1.2 瞬時速度和平均速度 16
2.1.3 車流密集度 17
2.1.4 車頭時距和車頭間距 18
2.2 交通流參數的統計分布理論 18
2.2.1 離散型分布模型 19
2.2.2 連續型分布模型 20
2.3 交通流基本參數的關係模型 23
2.3.1 流量速度密度之間的關係 24
2.3.2 速度和密度的關係 25
2.3.3 流量和密度的關係 27
2.3.4 流量和速度之間的關係 28
參考文獻 29
第3章 車輛跟馳理論的若干關鍵問題 31
3.1 車輛跟馳模型的研究概況 31
3.1.1 車輛跟馳行為的特徵 32
3.1.2 車輛跟馳模型的分類 32
3.1.3 跟馳模型的發展概況 33
3.2 最佳化速度函式的研究 44
3.2.1 最佳化速度函式的類型 44
3.2.2 最佳化速度函式的特點 45
3.2.3 實際最佳化速度函式的影響 46
3.2.4 “不現實”的最佳化速度函式影響 50
3.3 穩定性問題的研究 53
3.3.1 局部穩定 53
3.3.2 漸近穩定 55
3.3.3 Lyapunov穩定 57
3.3.4 線性穩定性的對比分析 59
3.3.5 非線性穩定性 62
3.4 零動態問題的研究 64
3.4.1 零動態理論 64
3.4.2 FVD模型零動態方程 66
參考文獻 67
第4章 基於跟馳理論的車輛協同行駛建模 71
4.1 基於前向觀測信息的協同行駛模型 71
4.1.1 多前車車頭間距信息的協同行駛模型 72
4.1.2 多前車速度差信息的協同行駛模型 74
4.1.3 多前車車頭間距和速度差信息的協同行駛模型 75
4.1.4 多前車頭間距、速度差和加速度信息的協同行駛模型 78
4.2 基於後視效應協同行駛模型研究 86
4.2.1 考慮單輛後車車頭間距信息的協同行駛模型 87
4.2.2 考慮多輛後車車頭間距信息的協同行駛模型 87
4.2.3 單輛後車車頭間距和速度差信息綜合協同行駛模型 88
4.2.4 考慮最佳化速度差信息的後視效應協同行駛模型 92
參考文獻 94
第5章 基於元胞自動機理論的車輛協同行駛建模 96
5.1 元胞自動機的構成及特徵 97
5.1.1 元胞自動機模型的構成 97
5.1.2 元胞自動機模型的特徵 99
5.2 經典交通流元胞自動機模型 99
5.2.1 一維腳踏車道交通流元胞自動機模型 99
5.2.2 一維多車道元胞自動機模型 105
5.2.3 二維道路交通流元胞自動機模型 106
5.3 基於元胞自動機理論的車輛協同行駛模型 107
5.3.1 LMDDR模型的提出 108
5.3.2 LMDDR模型的數值模擬 109
5.4 LMDDR模型能耗演變機理 114
5.4.1 車流能耗研究現狀概述 114
5.4.2 能耗的定義及估計公式 115
5.4.3 能耗的數值模擬及結果分析 116
參考文獻 120
第6章 基於巨觀動力學理論的路段協同行駛模型 124
6.1 LWR模型 124
6.2 腳踏車道巨觀動力學模型 126
6.2.1 密度梯度類模型 126
6.2.2 速度梯度類模型 128
6.3 兩車道巨觀動力學模型 130
6.3.1 Daganzo兩車道模型 130
6.3.2 兩車道耦合效應 130
6.4 考慮前方多車誘導信息的巨觀協同行駛模型 139
6.4.1 模型的提出 139
6.4.2 線性穩定性分析 141
6.4.3 數值仿真 142
參考文獻 145
第7章 基於格子流體力學理論的路段協同行駛模型 147
7.1 經典格子流體力學模型 147
7.1.1 腳踏車道交通流格子模型 147
7.1.2 經典的兩車道交通流格子模型 150
7.2 基於前方多個格點信息的協同行駛模型 152
7.2.1 模型的提出 152
7.2.2 線性穩定性分析 153
7.2.3 非線性分析 155
7.2.4 數值模擬 157
7.3 考慮前後格點信息的協同行駛模型 159
7.3.1 模型的提出 159
7.3.2 結果的分析與討論 160
7.4 基於駕駛員延遲效應的兩車道協同行駛模型 163
7.4.1 模型的提出 164
7.4.2 理論分析和數值仿真 165
參考文獻 170
第8章 基於跟馳理論的車輛協同行駛模型自校正方法 172
8.1 跟馳模型參數標定研究現狀 173
8.1.1 GM模型參數標定 173
8.1.2 智慧型駕駛模型參數標定 174
8.1.3 交通流仿真軟體參數標定 175
8.2 跟馳模型參數標定自校正方法的設計 175
8.2.1 經典參數標定方法描述 176
8.2.2 最大似然估計參數標定法 176
8.2.3 最小二乘參數標定法 177
8.2.4 自校正參數標定方法的設計 179
8.3 CI-CF協同行駛模型的參數標定及檢驗 181
8.3.1 CI-CF協同行駛模型的參數標定 181
8.3.2 CI-CF模型參數標定的檢驗 183
參考文獻 191
第9章 基於車輛協同行駛模型的交通擁堵控制方法 193
9.1 經典交通擁堵控制方法描述 194
9.1.1 KKH交通擁堵控制方法 194
9.1.2 考慮前後車速度差的交通擁堵控制方法 195
9.1.3 基於雙速度差信息的交通擁堵控制方法 195
9.1.4 基於ITS的交通擁堵控制方法 195
9.1.5 考慮雙車頭間距的交通擁堵控制模型 195
9.1.6 無隔離帶場景考慮非機動車影響的交通擁堵控制方法 196
9.2 考慮多前車穩態期望速度效應的交通擁堵控制方法 196
9.2.1 方法提出 196
9.2.2 模型穩定性分析 197
9.2.3 數值仿真 201
9.3 考慮前後車穩態期望速度協同效應的交通擁堵控制方法 206
9.3.1 方法提出 206
9.3.2 模型穩定性分析 207
9.3.3 數值仿真 211
參考文獻 213
第10章 交通信息物理系統 215
10.1 信息物理系統概述 216
10.2 交通信息物理系統概述 219
10.2.1 T-CPS的基本架構 219
10.2.2 T-CPS層次功能 220
10.2.3 T-CPS特點 221
10.2.4 T-CPS的關鍵技術 223
10.2.5 T-CPS的套用展望 225
參考文獻 226
