Traffic and Granular Flow ' 05 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Schadschneider, A. (EDT)/ Poschel, T. (EDT)/ Kuhne, R. (EDT)/ Schreckenberg, M. (EDT)/ Wolf, D. E. (

出品人:

页数:739

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9783540476405

丛书系列:

图书标签:

• 交通流
• 颗粒流
• 物理学
• 数学模型
• 非线性动力学
• 复杂系统
• 交通工程
• 流体力学
• 数值模拟
• 多相流

现代交通动力学与城市规划：基于复杂系统理论的新视角 一部深入探讨现代城市交通流、颗粒物质动力学及其交叉学科前沿的综合性著作 本书聚焦于解析当代城市交通系统和广袤的颗粒物质流动所展现出的复杂、非线性特性。我们摒弃了传统上将交通视为简单的宏观平均现象的局限，转而采用基于微观个体行为、信息传播、以及系统自组织临界性的视角，对交通流的形成、演化、拥堵机制及其缓解策略进行深层次的剖析。 第一部分：交通流动的多尺度建模与分析 本部分构建了理解现代交通系统的基础框架。我们不再仅仅依赖于传统的流体力学类比，而是将重点放在个体驾驶员的决策过程、车道变换的微观机制以及不同交通工具间的相互作用上。 1. 基于智能体的微观交通仿真（Agent-Based Traffic Simulation）： 详细阐述了如何构建高保真度的智能体模型。这些模型不仅模拟了车辆的物理运动，更纳入了驾驶员的认知过程，包括风险感知、意图预测和反应时间的可变性。我们将探讨如何利用实时数据（如GPS轨迹、传感器数据）对这些微观参数进行校准和验证，确保模型的预测能力能够精确反映真实世界中的交通拥堵波的产生与传播。特别关注了在不同驾驶文化和基础设施条件下的模型适应性问题。 2. 复杂网络理论在路网结构中的应用： 现代城市交通网络是一个典型的无标度或小世界网络。本书从图论的角度分析了路网拓扑结构（如节点度分布、路径长度、模块化结构）如何影响整体交通韧性和信息传播效率。深入探讨了关键基础设施（如重要交叉口、瓶颈路段）作为“枢纽节点”对全局拥堵的放大效应，并提出了基于网络中心性理论的路网优化建议。 3. 交通流的相变现象与临界行为： 交通系统是典型的耗散系统，存在明显的相变（如自由流到阻塞流的转变）。我们详细分析了交通流密度-速度曲线上的“击穿点”（Breakdown Point）。通过时间序列分析和统计物理工具，揭示了在接近临界点时，交通流展现出的长程关联性和幂律分布行为，为交通预测和早期干预提供了新的理论支撑。 第二部分：颗粒物质动力学与跨界应用 本部分将视角从公路扩展到更广阔的物理学领域——颗粒物质流动。这部分内容旨在揭示交通流与沙堆、谷物、或散装材料流动在底层数学结构上的深刻相似性，从而实现知识的迁移和方法的创新。 4. 颗粒流动的非均衡态统计力学： 颗粒物质由于缺乏长程的相互作用力，其行为表现出高度的非平衡性和历史依赖性（History Dependence）。我们考察了密堆积颗粒在剪切或重力作用下的流动机制，包括“兔子洞效应”（Ratchet Effect）和颗粒间摩擦力的瞬态变化。探讨了如何利用朗之万动力学或玻尔兹曼方程的修正形式来描述颗粒流体的粘滞性和剪切变稀现象。 5. 随机过程与颗粒堆积模型： 重点介绍经典模型，如“随机碰撞模型”（Random Sequential Addition, RSA）和“慢燃烧模型”（Sandpile Model）在颗粒堆积中的应用。这些模型解释了为什么颗粒堆积会自发地达到一种“临界状态”，即在轻微扰动下可能发生大规模坍塌。我们将这些模型与交通中的“蝴蝶效应”进行类比，阐明系统如何通过局部交互积累能量，最终以突发事件的形式释放。 6. 跨界融合：从颗粒拥堵到交通拥堵的统一描述： 本章节是本书的核心创新点之一，旨在建立“颗粒-交通”领域的桥梁。探讨了颗粒床中的“空隙（Voids）”流动特性与交通系统中的“间隙（Gaps）”或“绿波带”的相似性。分析了颗粒间接触力网络（Contact Force Network）与交通网络中车辆间的相互作用力（如刹车力传递）之间的拓扑等价性。这为开发基于颗粒物理学的交通控制算法提供了坚实的理论基础。 第三部分：现代控制与优化策略 基于前述的深入理解，本部分着重于提出和评估面向未来的交通管理和控制策略。 7. 基于模型的预测控制（MPC）在交通信号配时中的应用： 针对传统固定周期信号配时的局限性，本书详细介绍了如何利用实时采集的微观数据，结合预测模型，实施动态、自适应的交通信号控制。我们侧重于多交叉口协调控制问题，将其转化为一个复杂的非线性优化问题，并利用先进的求解器和启发式算法进行实时求解。 8. 需求侧管理与行为经济学干预： 认识到交通拥堵不仅仅是物理问题，更是人类行为的产物，本部分引入了行为经济学的视角。探讨了如何设计激励机制（如动态收费、出行补贴）来引导驾驶员进行时间转移（Time Shifting）和空间转移（Route Choice），从而平滑高峰期的交通负荷。分析了信息透明度对驾驶员路径选择博弈的影响。 9. 未来交通系统中的异构体集成（Automated and Connected Vehicles）： 评估了高度自动驾驶和车联网（V2X）技术对交通流特性的根本性改变。分析了车队行驶（Platooning）如何提高道路容量，以及V2X通信如何加速信息传播，从而改变系统达到临界状态的速度。探讨了在混合交通流（人类驾驶员与自动驾驶车辆共存）环境下，如何设计安全的交互协议和最优的协同策略，以最大化系统的整体性能。 --- 本书的深度和广度使其成为交通工程师、城市规划师、应用数学家以及研究复杂系统动力学的物理学家的重要参考资料。通过跨学科的视角融合，我们不仅能更好地理解当前的交通挑战，更能为设计未来高效、可持续的城市流动系统奠定坚实的理论基础。

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