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出版者:

作者:王和

出品人:

页数:335

译者:

出版时间:2008-4

价格:36.00元

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isbn号码:9787534132681

丛书系列:

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• 道路交通
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交通流理论与实践：现代城市交通系统分析与优化 本书导读： 在城市化进程日益加速的今天，交通拥堵已成为制约社会经济发展的“顽疾”。本书《交通流理论与实践：现代城市交通系统分析与优化》旨在为交通规划、设计、管理及工程领域的专业人士，以及对城市交通科学感兴趣的读者，提供一套系统、深入且具有实操性的理论框架和方法论。我们聚焦于交通流现象的内在机理、量化分析工具及其在复杂交通环境下的应用，力求从根本上理解和改善我们日常所经历的交通体验。 本书内容涵盖了交通工程学的核心基础，从微观的个体车辆行为建模，到宏观的交通网络整体运行规律，再到前沿的智能交通系统（ITS）技术在交通管理中的集成应用。全书结构严谨，逻辑清晰，强调理论与实践的紧密结合，通过大量真实的案例分析和数据驱动的建模方法，帮助读者建立起一套科学的交通问题解决思维。 --- 第一部分：交通流动力学基础与量化描述 本部分是全书的理论基石，详细阐述了如何利用数学和统计工具对动态变化的交通流进行精确描述和建模。 第一章 交通流基本概念的引入与演变 本章首先界定了交通流的三个基本要素：交通密度（Density）、交通流量（Flow）和交通速度（Speed），并详细解释了它们之间的瞬时关系——基本图（Fundamental Diagram）。我们追溯了从早期经验主义描述到现代基于复杂系统理论的交通流模型的发展历程。重点讨论了交通流在不同尺度下的特性差异，如行人流、非机动车流与机动车流的共性与特殊性。此外，还引入了交通拥挤的几种主要类型（如波动拥挤、阻碍性拥挤），为后续的拥堵成因分析打下基础。 第二章 交通流的微观模型：个体行为的刻画 微观模型关注单个驾驶员在特定交通场景下的决策过程。本章深入探讨了经典的交通流模型，如： 卡尔曼（Car-Following）模型： 重点分析了线速度、加速度与前后车间距的关系。详细对比了牛顿定律型模型（如GM模型）与基于期望间距的反应模型（如IDM模型）的优劣及其参数校准方法。 车道变换（Lane-Changing）模型： 这是一个复杂的决策过程，涉及安全、效率和动机三个维度。我们基于多重逻辑模型（MNL）和时间累积前景理论（TCCPT）来解析驾驶员进行超车或并线的决策门槛，并展示了如何将其融入到宏观仿真中。 第三章 交通流的宏观模型：连续介质理论的应用 宏观模型将交通流视为一种连续的流体，描述其整体的演化规律。本章详述了基于连续介质假设的动力学方程： 一维交通流模型： 重点解析了 Lighthill-Whitham-Richards (LWR) 模型，阐述了其在描述交通波传播（如自由流波、拥堵波）中的应用。探讨了波速的计算方法以及如何利用特征线分析来求解非线性偏微分方程的弱解。 高阶模型与粘性项： 引入了Greenberg-Hague-Prigogine (GHP) 模型和Payne 模型，探讨了如何通过引入“粘性”或“动量”项来更好地拟合实际交通中的超速和惯性效应，尤其在描述交通流从自由流向饱和流过渡时的平滑性。 第四章 交通流的随机性与概率模型 现实交通流充满了随机性。本章致力于用概率论和随机过程来处理不确定性。 基本交通流分布： 详细分析了到达率和车头时距的统计特性，重点介绍了泊松过程（Poisson Process）及其在描述随机车流到达中的应用。讨论了何时使用负二项分布或更复杂的复合泊松模型来模拟实际交通中的团发现象（Platooning）。 排队论在交叉路口的建模： 将交叉路口的延误视为一个排队系统。引入了M/D/1和M/G/1排队模型来估算平均延误时间，并讨论了消极与积极排队现象对服务率的影响。 --- 第二部分：交通网络分析与性能评估 交通问题往往发生在网络层面。本部分将分析交通流如何在空间中连接和传播，并评估网络的整体性能。 第五章 交通网络拓扑结构与连通性分析 本章从图论的角度审视交通网络。定义了节点、弧段、路径等基本元素，并引入了层次结构分析（HNA）来评估城市路网的结构重要性。重点讨论了可达性（Accessibility）和鲁棒性（Robustness）的量化指标，例如平均路径长度、介数中心性（Betweenness Centrality）在识别关键瓶颈节点中的应用。 第六章 交通指派与路径选择模型 交通指派（Traffic Assignment）是将OD需求分配到网络中的过程。本章深入探讨： 用户均衡（User Equilibrium, UE）： 基于Wardrop第一原理，详细讲解了基于迭代法的求解算法，如Frank-Wolfe算法，并讨论了算法收敛性的判断标准。 系统最优（System Optimum, SO）： 探讨了基于边际成本最小化的指派模型，并对比了UE与SO在福利分配上的差异及其在拥堵收费政策中的应用潜力。 实时动态指派： 引入了基于时空网络的动态指派模型，考虑了当前网络状态对未来路径选择的反馈效应。 第七章 交通流测量、数据采集与参数估计 准确的参数是有效模型的前提。本章聚焦于现代交通数据采集技术及其分析： 传统与非接触式测量： 比较了线圈检测器、雷达、视频检测等技术的优缺点，以及它们如何提供流量、占有率和速度数据。 浮动车数据（FCD）与众包数据（Crowdsourcing）： 详细解析了如何利用GPS轨迹数据重建交通流场，包括轨迹清理、数据插值和平滑处理。讨论了如何从FCD中反演提取微观或宏观交通流模型的关键参数（如驾驶员反应时间、饱和流率）。 --- 第三部分：交通控制与优化策略 在理解了交通流的本质和网络特性之后，本部分将重点介绍如何通过主动干预手段来改善交通效率和安全性。 第八章 信号控制系统的优化原理 信号控制是城市交通管理的核心。本章系统阐述了信号控制理论： 饱和度与延误分析： 详细推导了Webster公式和HCM（交通量手册）中的延误计算模型，并探讨了在不同交通强度下的适用性。 周期与相位优化： 讨论了基于固定时间配时的优化方法，包括最大化路口吞吐量和最小化总延误的优化目标函数构建。 感应式控制与自适应系统基础： 介绍了线圈检测器如何触发信号配时调整，以及基于实时反馈的自适应控制系统（如SCATS, SCOOT）的基本逻辑架构。 第九章 区域交通协调控制与绿波带设计 本章关注如何将孤立路口控制提升至区域网络控制层面。 协调控制目标： 阐述了相邻路口间的相位差（Offset）设计原理，以期在干线上形成连续的绿波带。 时间-空间图分析： 教授读者如何利用时间-空间图来直观地分析绿波的形成、传播速度与驾驶员行驶速度的匹配程度，以及如何通过调整不同线圈的偏移量来适应不同时段的交通需求变化。 第十章 交通需求管理（TDM）与路权分配 解决拥堵的根本在于管理需求。本部分探讨了非基础设施层面的策略： 拥堵定价与收费策略： 深入分析了边际社会成本定价理论，探讨了在不同网络结构下实施拥堵收费对流量重新分配和用户均衡点的影响。分析了现有世界主要城市的实践案例。 公共交通优先与需求侧管理： 讨论了公交专用道（Bus Lane）的流量增益分析、公交信号优先（TSP）的技术原理，以及鼓励拼车（HOV/HOT车道）对改善路网效率的潜在贡献。 --- 第四部分：前沿技术与未来展望 本部分聚焦于新兴技术如何重塑交通管理的面貌。 第十一章 交通仿真技术在交通工程中的应用 仿真工具是检验和评估复杂控制策略的“虚拟实验室”。 仿真模型分类： 详细区分了宏观、中观（准微观）和微观仿真模型的适用场景和数据要求。 微观仿真软件平台解析： 以主流软件（如VISSIM, AIMSUN）为例，讲解了如何从建模输入（几何、配时、参数）到输出验证（关键性能指标KPI）的全流程操作。重点讨论了如何利用仿真模型验证新型控制算法的稳健性。 第十二章 智能交通系统（ITS）与车路协同（V2X） 本书最后落脚于信息技术的集成。 ITS信息层级架构： 梳理了交通信息采集、处理、发布和决策控制的闭环体系。 车路协同的基础与潜力： 介绍了V2X通信技术（DSRC与C-V2X）在提升驾驶员态势感知能力方面的作用。重点分析了V2X如何辅助实现交叉路口碰撞预警（Intersection Collision Warning）、盲区预警以及合作式自适应巡航（Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC），这些技术对缓解波动拥堵和提高通行能力具有革命性的潜力。 结论与展望：迈向可持续的城市交通未来 全书最后总结了当前交通科学面临的挑战，如自动驾驶接入、超高密度城市交通的韧性设计，以及如何利用大数据和人工智能（AI）实现更精细化的预测和控制，确保城市交通系统在效率、安全和环境友好性之间取得动态平衡。 --- 本书力求以严谨的学术态度，结合工程实践的灵活性，为读者构建一个多层次、全方位的现代交通工程知识体系。通过本书的学习，读者将能够独立分析复杂的交通问题，并设计出科学、可量化的优化方案。

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**总结回味：开阔视野与长期影响** 这本书读完之后，带来的冲击感并非那种即时的“恍然大悟”，而是一种潜移默化的视野开阔。它成功地将原本碎片化的交通工程、城市规划、公共政策等知识体系整合到了一个统一的理论框架下。合上书本时，我感到自己对“复杂适应性系统”有了更深刻的理解，而交通系统无疑是这一理论的最佳实践场域。它迫使我跳脱出单一专业的局限，去思考跨学科合作的必要性。这本书的价值在于其长远的启发性，它不会很快过时，因为它探讨的是交通系统的本质规律，而非一时的技术热点。它为我后续无论是在专业研究还是日常生活中接触到任何与城市流动相关的问题时，都提供了一个强健、多维度的分析底座。这是一部值得反复翻阅、每次都能带来新思考的经典之作。

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**深度剖析：理论与实践的精妙结合** 这本书的扎实之处在于其对具体管理策略的系统性梳理和深入剖析。不同于市面上许多流于表面的概述，这里对交通流理论的讲解深入到了数学建模的层面，即便是对于非专业出身的读者，作者也用清晰的类比和图示，使得复杂的概率分布和排队论不再高不可攀。我特别关注了其中关于“突发事件的应急响应机制”这一章节，作者详细对比了不同城市在面对大型集会或自然灾害时，信息共享、资源调配和现场指挥的优劣。书中提出的“弹性交通网络”概念，在我看来极具前瞻性，它强调的不是刚性的规则，而是系统面对干扰时的自我修复能力。这种强调系统韧性的视角，远超出了传统上只关注效率的窠臼。读完这一部分，我仿佛完成了一次高强度的“交通大脑”训练，对如何设计一个既安全又具有高度适应性的城市交通体系，有了更为立体和审慎的认识。作者的严谨性令人信服，每一个论点背后都有坚实的实证数据或逻辑推导支撑。

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**实用价值：对现有体系的批判性审视** 读完中后段关于“执法与技术监管”的章节后，我立刻开始审视我们城市中正在实施的某些措施。作者对电子监控和处罚系统的有效性进行了冷静的评估，指出过度依赖技术手段可能带来的“合规性陷阱”——即驾驶员仅仅为了规避罚单而驾驶，而非真正理解规则背后的安全意图。书中提出的“软性引导”策略，例如通过环境设计而非严厉惩罚来规范行为，给我留下了深刻的印象。他没有简单地批判现有体系的不足，而是提供了一系列可操作的、基于行为科学的改进方案。例如，如何通过优化信息显示方式，让驾驶员在毫秒级的决策时间内做出更优选择。这本书的实用价值不在于提供现成的标准答案，而在于提供了一套批判性的分析工具，让从业者和研究者能够对现行的一切“理所当然”的管理手段，提出更深层次的质疑和优化方向。

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**风格独特：人文关怀与技术理性的交响** 这本书的文字风格有一种独特的韵味，它在冰冷的技术分析和温暖的人文关怀之间找到了绝佳的平衡点。在探讨诸如“行人优先区”的设计时，作者不仅计算了通行效率，更花费了大量篇幅去描绘空间对人类行为的潜移默化影响，探讨了步行安全感与城市宜居性的内在联系。这种将“人”置于交通核心的设计哲学，在许多侧重于“车”的教材中是罕见的。我尤其喜欢作者在总结时使用的一些富有诗意的表达，比如将交通信号灯比喻为城市的心跳节拍器。这使得原本可能显得严肃乏味的管理学内容，充满了生命力和温度。阅读它，不像在啃一本教科书，更像是在参与一场高水平的学术圆桌会议，充满了启发性的思辨和对未来交通图景的共同憧憬。它让人明白，真正的交通管理，最终目的是服务于人与空间的和谐共存。

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**初读感悟：引人入胜的学术之旅** 这本书的开篇，如同一幅徐徐展开的交通脉络图，将我瞬间拉入了一个宏大而又精密的领域。作者的笔触细腻而又富有洞察力，他并未急于抛出那些枯燥的法规条文，而是从人类社会发展的宏观视角切入，探讨交通现象背后的社会学、经济学乃至哲学意涵。我尤其欣赏作者对“秩序的悖论”这一概念的阐释，如何在看似无序的城市流动中，寻找并构建高效的运行逻辑。书中对历史案例的引用恰到好处，比如对早期马车交通向现代汽车交通转型的对比分析，使得抽象的管理理论变得鲜活可感。它不仅仅是一本工具书，更像是一次思想的洗礼，让我开始重新审视日常通勤中所见的一切现象，思考那些隐藏在红绿灯背后复杂的决策系统。阅读过程中，我常常停下来，望着窗外川流不息的车流，脑海中浮现出书中所描绘的动态模型和管理框架。这种强烈的代入感和启发性，是许多同类著作所不具备的，它成功地架起了一座连接理论深度与现实应用广度的桥梁。

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