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出版者:Springer

作者:B. S. Kerner

出品人:

页数:682 pages

译者:

出版时间:2004

价格:1680.00元

装帧:

isbn号码:9783540207160

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 交通理论
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• 建模
• 数学
• 工程
• 城市规划
• 数据分析
• 非线性动力学
• 统计物理

交通流动的奥秘：理解与优化城市脉络 本书名称： 交通流动的奥秘：理解与优化城市脉络 内容概要： 本书深入探讨了当代城市交通系统的复杂性、内在规律及其面临的挑战。作为一本面向交通工程师、城市规划师、政策制定者以及对城市科学感兴趣的读者的综合性著作，它不仅仅停留在对传统交通理论的复述，而是着眼于将最新的数据科学、计算模拟技术与经典的交通动力学原理相结合，构建一个全面、动态的城市交通认知框架。 本书的核心目标是揭示隐藏在日常拥堵、路口延误和通勤压力背后的系统性原理。我们相信，理解交通的“物理学”——即其基本作用力、相互影响和涌现行为——是设计更有效、更可持续的城市移动解决方案的前提。 第一部分：交通的形态与基础计量 本部分奠定了交通研究的定量基础，着重于如何准确、客观地描述和量化交通现象。 第一章：交通流的描述语言 本章首先界定了交通流的基本单元（个体车辆、驾驶员行为）及其宏观表现（车流密度、平均速度、流量）。我们将详细介绍基本图关系（Fundamental Diagram）的三种主要模型（流-密度、流-速度、速度-密度），并对比经典 Lighthill-Whitham-Richards (LWR) 模型与更精细的第二型模型（如带黏性项的模型）的适用范围和局限性。重点讨论如何在高密度、临界状态下的流量饱和现象。 第二章：微观行为与驾驶员决策 交通的宏观现象源于微观个体的决策。本章深入分析了驾驶员在不同环境下的行为模式。我们将考察车头时距（Headway）的随机性与确定性，以及跟车模型（Car-Following Models）的演进，从经典的 Gazis-Herman-Weiss 模型到现代基于反应时间和感知带宽的心理物理学模型。此外，还涵盖了换道行为（Lane-Changing）的决策过程，如接受度（Acceptance）和强制性（Mandatory）换道，并引入了基于博弈论的视角来理解不同驾驶员在竞争资源（如车道空间）时的相互作用。 第三章：路网拓扑与连通性分析 城市交通系统本质上是一个复杂的网络。本章运用图论工具来分析路网结构。我们探讨了拓扑指标，如平均最短路径长度、介数中心性（Betweenness Centrality）和接近中心性（Closeness Centrality）在识别城市关键节点和瓶颈方面的作用。引入荷载依赖的路径选择模型，解释了为什么简单的最短路径算法往往无法预测实际的交通分配，并讨论了布雷斯悖论（Braess's Paradox）的机制及其在城市规划中的警示意义。 第二部分：拥堵的动力学与涌现现象 本部分聚焦于交通流在非理想状态下的复杂行为，特别是拥堵的形成、传播和消散过程。 第四章：交通波的传播与震荡 拥堵并非均匀分布，而是表现为波动的形式。本章详细解析了交通波（Traffic Waves）的性质。我们将探讨如何在 LWR 框架下推导出并分析正向（停止波）和负向（稀疏波）交通波的速度和传播机制。通过数值模拟和现场数据拟合，展示了交通震荡（Phantom Jams）的产生条件，这些震荡往往与微小的速度扰动在非线性系统中的放大效应有关。 第五章：路口控制与延误分析 路口是城市交通网络的关键瓶颈。本章超越了简单的饱和度计算，专注于随机性对路口性能的影响。我们对比了传统基于平均值的分析（如 Webster 模型）与考虑车头时距随机性的排队论模型（Queuing Theory），特别是对饱和和非饱和路口延误的精确估计。对信号配时方案的优化，从固定配时到感应控制（Actuated Control）和自适应实时优化（Real-Time Adaptive Control）的演变进行了深入剖析。 第六章：多模态交互与系统平衡 现代交通系统是多种出行模式的集合。本章研究了机动车流、公共交通、非机动车（自行车、行人）以及新兴的微出行工具之间的动态交互。重点讨论了公共交通优先（TSP）对整体路网效率的影响，以及在多模式共享空间（如共享单车停放区、公交专用道）中，如何通过空间和时间分配实现系统级的用户均衡（User Equilibrium）与系统最优（System Optimum）之间的权衡。 第三部分：数据驱动的交通管理与未来展望 本部分转向应用层面，探讨如何利用现代信息技术和大数据来监控、预测和主动管理交通流。 第七章：实时交通状态感知与数据融合 本书强调了现代交通管理对实时数据的依赖。本章系统性地回顾了交通数据采集技术，从传统的线圈检测器到基于图像处理、GPS/浮动车数据（FCD）和众包数据的先进技术。重点讨论了数据融合（Data Fusion）的挑战，如何在高频、异构的数据流中进行异常值检测、缺失数据插补，并生成高可靠性的交通状态估计（Traffic State Estimation）。 第八章：短时预测与主动交通管理（ATMS） 准确的短时交通预测是主动管理的基础。本章介绍了基于时空模型的预测技术，包括向量自回归模型（VAR）和深度学习方法（如图卷积网络 GCNs）在捕捉路网空间依赖性方面的应用。在此基础上，探讨了主动交通管理策略，例如匝道控制（Ramp Metering）、可变限速标志（VSL）和车道利用率控制，这些策略的核心在于通过小幅干预来防止或减轻大规模拥堵的形成。 第九章：自动化、共享与城市移动的范式转变 本章展望了未来交通系统的核心驱动力：车联网（V2X）通信、自动驾驶（AV）和出行即服务（MaaS）。详细分析了这些技术对基本交通流关系（如车头时距的缩短、通行能力的提升）的潜在影响。探讨了自动化车辆集群如何影响路口延误和车道利用率，并讨论了在大规模部署自动驾驶前，如何设计混合交通流（人控与自动驾驶共存）的过渡策略，以实现整体交通效率的最优化。 本书的叙事结构旨在引导读者从理解单个车辆的运动定律，逐步过渡到对整个城市交通系统的动态行为的掌控。通过结合严谨的数学模型和前沿的数据驱动方法，本书为读者提供了一套强大的工具集，以应对日益增长的城市出行需求和环境可持续性的双重挑战。

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这本小说的文学语言运用达到了炉火纯青的地步，它的文字本身就是一种享受。句子的结构错落有致，时而是短促、有力的断言，充满了无可辩驳的力量感；时而又是绵长、富有韵律的排比，营造出一种史诗般的磅礴气势。作者对于意象的捕捉极为精准和独特，一些平时我们习以为常的景物，经过他笔尖的重新描绘后，立刻被赋予了全新的、往往是令人不安的象征意义。我常常需要停下来，反复咀嚼那些富有哲理性的段落，品味其中蕴含的多重含义。这种对文字的精心打磨，使得阅读体验不仅仅是信息的接收，更像是在欣赏一件精雕细琢的艺术品。它超越了故事本身，成为了对语言潜能的一次有力展示。

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我必须承认，这本书在情感刻画上的细腻程度，出乎我意料之外。主角团的内心挣扎被展现得淋漓尽致，他们不是脸谱化的英雄或恶棍，而是充满了人性的弱点和矛盾的复杂个体。爱与背叛、忠诚与自我保护之间的拉扯，被描绘得既真实又令人心碎。我被深深地代入到他们的处境中，为他们的每一个艰难抉择感到揪心。特别是其中两位主要角色之间那种爱恨交织、互相救赎又互相伤害的关系线，处理得极其高明，既不过于煽情，又足以让人感同身受。这种深入骨髓的情感共鸣，使得这本书不再只是一个引人入胜的故事，更像是一面映照出人类最深层情感需求的镜子。

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这本书的叙事节奏把握得相当精妙，从一开始就将我完全吸入了一个错综复杂的迷局之中。作者并没有急于抛出所有的线索，而是像一个耐心的猎手，步步为营地设置悬念。你总感觉自己好像已经触及了真相的边缘，但每当你以为要豁然开朗时，情节却又会急转直下，指向一个更深邃的阴影。角色之间的对话充满了张力，字里行间都暗藏着未言明的动机和彼此间的微妙制衡。我特别喜欢那种主角在绝境中，凭借着几近本能的直觉和对环境的细微观察，一次次逃出生天的描写。那种紧张感是持续不断的，直到最后一章，那种肾上腺素飙升的感觉才终于有所缓解。整个阅读过程就像在走一个没有地图的迷宫，每一步都伴随着对未知命运的忐忑不安，成功地将我牢牢地锁在了书页之间，放不下也舍不得一口气读完，生怕错过了任何一个细微的暗示。

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这部作品在构建世界观方面展现出了惊人的想象力和严谨的逻辑性。它构建了一个与我们现实世界既相似又全然不同的平行宇宙，其中的规则和限制被设定得清晰而又残酷。我尤其欣赏作者对细节的处理，无论是宏大的政治结构，还是日常生活中那些微不足道却又至关重要的社会规范，都被描绘得栩栩如生。读起来，我仿佛真的踏入了那个由特定权力体系和历史遗留问题所塑造的社会。那些关于资源分配和信息控制的隐喻，在当下这个信息爆炸的时代读来，更显得意味深长，引发了许多关于自由意志和集体服从的深刻思考。这本书的深度远超一般的类型小说，它提供了一个绝佳的载体，让我们得以审视我们自身所处的现实，并对那些被视为“理所当然”的现状提出质疑。

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这本书的结构安排堪称教科书级别，它在叙事手法上玩出了很多巧妙的花样。作者毫不吝啬地使用了倒叙、插叙，甚至是多重视角的切换，但所有的碎片化的信息最终都像被磁力牵引一样，完美地汇聚成了中心主题。起初阅读时，我需要集中全部注意力去拼凑那些时间线和不同人物的视角，这无疑增加了一定的阅读门槛，但一旦你适应了这种节奏，那种“啊哈！”的顿悟感是其他线性叙事无法比拟的。它奖励了那些愿意投入精力的读者，让你感觉自己参与了解谜的过程，而不是被动地接受信息。这种复杂性使得故事具有极强的可重读性，每一次重温，你都能从不同的光线下发现新的线索和被忽略的伏笔。

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