本書旨在總結(jié)作者所在團(tuán)隊(duì)近10多年來在智能交通領(lǐng)域方面的研究成果，為從事交通工程研究的科研技術(shù)人員、高等學(xué)校教師、研究生和本科生提供參考。特別是當(dāng)前的交通擁堵已成為困擾大中城市發(fā)展的難題。本書從機(jī)理上分析了車輛協(xié)同行駛給車流帶來的穩(wěn)定效應(yīng)和能耗演化機(jī)理，提出擁堵抑制方法。希望本書的出版能為我國交通科學(xué)管控和合理利用交通系統(tǒng)資源做出積極的貢獻(xiàn)。
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目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 道路交通問題日益嚴(yán)峻 1
1.2 ITS從信息共享進(jìn)入到智能協(xié)同時(shí)代 3
1.2.1 CVIS在日本的發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2.2 CVIS在歐洲的發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2.3 CVIS在美國的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.4 CVIS在我國的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.3 基于交通流理論的道路交通系統(tǒng)機(jī)理認(rèn)知 6
1.3.1 現(xiàn)代交通流理論及其研究內(nèi)容 6
1.3.2 現(xiàn)代交通流理論的分類 7
1.3.3 交通流理論的發(fā)展歷史 8
1.4 道路交通系統(tǒng)協(xié)同行駛理論與方法 9
1.4.1 協(xié)同行駛理論與方法的需求 9
1.4.2 傳統(tǒng)交通流理論的再認(rèn)知 11
1.4.3 協(xié)同行駛理論與方法研究的意義 11
參考文獻(xiàn) 12
第2章 交通流參數(shù)特性 15
2.1 交通流參數(shù) 15
2.1.1 流量 15
2.1.2 瞬時(shí)速度和平均速度 16
2.1.3 車流密集度 17
2.1.4 車頭時(shí)距和車頭間距 18
2.2 交通流參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布理論 18
2.2.1 離散型分布模型 19
2.2.2 連續(xù)型分布模型 20
2.3 交通流基本參數(shù)的關(guān)系模型 23
2.3.1 流量速度密度之間的關(guān)系 24
2.3.2 速度和密度的關(guān)系 25
2.3.3 流量和密度的關(guān)系 27
2.3.4 流量和速度之間的關(guān)系 28
參考文獻(xiàn) 29
第3章 車輛跟馳理論的若干關(guān)鍵問題 31
3.1 車輛跟馳模型的研究概況 31
3.1.1 車輛跟馳行為的特征 32
3.1.2 車輛跟馳模型的分類 32
3.1.3 跟馳模型的發(fā)展概況 33
3.2 優(yōu)化速度函數(shù)的研究 44
3.2.1 優(yōu)化速度函數(shù)的類型 44
3.2.2 優(yōu)化速度函數(shù)的特點(diǎn) 45
3.2.3 實(shí)際優(yōu)化速度函數(shù)的影響 46
3.2.4 “不現(xiàn)實(shí)”的優(yōu)化速度函數(shù)影響 50
3.3 穩(wěn)定性問題的研究 53
3.3.1 局部穩(wěn)定 53
3.3.2 漸近穩(wěn)定 55
3.3.3 Lyapunov穩(wěn)定 57
3.3.4 線性穩(wěn)定性的對(duì)比分析 59
3.3.5 非線性穩(wěn)定性 62
3.4 零動(dòng)態(tài)問題的研究 64
3.4.1 零動(dòng)態(tài)理論 64
3.4.2 FVD模型零動(dòng)態(tài)方程 66
參考文獻(xiàn) 67
第4章 基于跟馳理論的車輛協(xié)同行駛建模 71
4.1 基于前向觀測(cè)信息的協(xié)同行駛模型 71
4.1.1 多前車車頭間距信息的協(xié)同行駛模型 72
4.1.2 多前車速度差信息的協(xié)同行駛模型 74
4.1.3 多前車車頭間距和速度差信息的協(xié)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(xié)同行駛模型 78
4.2 基于后視效應(yīng)協(xié)同行駛模型研究 86
4.2.1 考慮單輛后車車頭間距信息的協(xié)同行駛模型 87
4.2.2 考慮多輛后車車頭間距信息的協(xié)同行駛模型 87
4.2.3 單輛后車車頭間距和速度差信息綜合協(xié)同行駛模型 88
4.2.4 考慮優(yōu)化速度差信息的后視效應(yīng)協(xié)同行駛模型 92
參考文獻(xiàn) 94
第5章 基于元胞自動(dòng)機(jī)理論的車輛協(xié)同行駛建模 96
5.1 元胞自動(dòng)機(jī)的構(gòu)成及特征 97
5.1.1 元胞自動(dòng)機(jī)模型的構(gòu)成 97
5.1.2 元胞自動(dòng)機(jī)模型的特征 99
5.2 經(jīng)典交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型 99
5.2.1 一維單車道交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型 99
5.2.2 一維多車道元胞自動(dòng)機(jī)模型 105
5.2.3 二維道路交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型 106
5.3 基于元胞自動(dòng)機(jī)理論的車輛協(xié)同行駛模型 107
5.3.1 LMDDR模型的提出 108
5.3.2 LMDDR模型的數(shù)值模擬 109
5.4 LMDDR模型能耗演變機(jī)理 114
5.4.1 車流能耗研究現(xiàn)狀概述 114
5.4.2 能耗的定義及估計(jì)公式 115
5.4.3 能耗的數(shù)值模擬及結(jié)果分析 116
參考文獻(xiàn) 120
第6章 基于宏觀動(dòng)力學(xué)理論的路段協(xié)同行駛模型 124
6.1 LWR模型 124
6.2 單車道宏觀動(dòng)力學(xué)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 兩車道宏觀動(dòng)力學(xué)模型 130
6.3.1 Daganzo兩車道模型 130
6.3.2 兩車道耦合效應(yīng) 130
6.4 考慮前方多車誘導(dǎo)信息的宏觀協(xié)同行駛模型 139
6.4.1 模型的提出 139
6.4.2 線性穩(wěn)定性分析 141
6.4.3 數(shù)值仿真 142
參考文獻(xiàn) 145
第7章 基于格子流體力學(xué)理論的路段協(xié)同行駛模型 147
7.1 經(jīng)典格子流體力學(xué)模型 147
7.1.1 單車道交通流格子模型 147
7.1.2 經(jīng)典的兩車道交通流格子模型 150
7.2 基于前方多個(gè)格點(diǎn)信息的協(xié)同行駛模型 152
7.2.1 模型的提出 152
7.2.2 線性穩(wěn)定性分析 153
7.2.3 非線性分析 155
7.2.4 數(shù)值模擬 157
7.3 考慮前后格點(diǎn)信息的協(xié)同行駛模型 159
7.3.1 模型的提出 159
7.3.2 結(jié)果的分析與討論 160
7.4 基于駕駛員延遲效應(yīng)的兩車道協(xié)同行駛模型 163
7.4.1 模型的提出 164
7.4.2 理論分析和數(shù)值仿真 165
參考文獻(xiàn) 170
第8章 基于跟馳理論的車輛協(xié)同行駛模型自校正方法 172
8.1 跟馳模型參數(shù)標(biāo)定研究現(xiàn)狀 173
8.1.1 GM模型參數(shù)標(biāo)定 173
8.1.2 智能駕駛模型參數(shù)標(biāo)定 174
8.1.3 交通流仿真軟件參數(shù)標(biāo)定 175
8.2 跟馳模型參數(shù)標(biāo)定自校正方法的設(shè)計(jì) 175
8.2.1 經(jīng)典參數(shù)標(biāo)定方法描述 176
8.2.2 最大似然估計(jì)參數(shù)標(biāo)定法 176
8.2.3 最小二乘參數(shù)標(biāo)定法 177
8.2.4 自校正參數(shù)標(biāo)定方法的設(shè)計(jì) 179
8.3 CI-CF協(xié)同行駛模型的參數(shù)標(biāo)定及檢驗(yàn) 181
8.3.1 CI-CF協(xié)同行駛模型的參數(shù)標(biāo)定 181
8.3.2 CI-CF模型參數(shù)標(biāo)定的檢驗(yàn) 183
參考文獻(xiàn) 191
第9章 基于車輛協(xié)同行駛模型的交通擁堵控制方法 193
9.1 經(jīng)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 考慮前后車速度差的交通擁堵控制方法 195
9.1.3 基于雙速度差信息的交通擁堵控制方法 195
9.1.4 基于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(chǎng)景考慮非機(jī)動(dòng)車影響的交通擁堵控制方法 196
9.2 考慮多前車穩(wěn)態(tài)期望速度效應(yīng)的交通擁堵控制方法 196
9.2.1 方法提出 196
9.2.2 模型穩(wěn)定性分析 197
9.2.3 數(shù)值仿真 201
9.3 考慮前后車穩(wěn)態(tài)期望速度協(xié)同效應(yīng)的交通擁堵控制方法 206
9.3.1 方法提出 206
9.3.2 模型穩(wěn)定性分析 207
9.3.3 數(shù)值仿真 211
參考文獻(xiàn) 213
第10章 交通信息物理系統(tǒng) 215
10.1 信息物理系統(tǒng)概述 216
10.2 交通信息物理系統(tǒng)概述 219
10.2.1 T-CPS的基本架構(gòu) 219
10.2.2 T-CPS層次功能 220
10.2.3 T-CPS特點(diǎn) 221
10.2.4 T-CPS的關(guān)鍵技術(shù) 223
10.2.5 T-CPS的應(yīng)用展望 225
參考文獻(xiàn) 226
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